胃是重要的消化器官，然而全世界大約有 10% 的人口受到胃潰瘍（peptic ulcer）甚至胃癌的折磨，其中大部份是由於幽門螺旋桿菌（Helicobacter pylori）感染所造成的。雖然許多科學家嘗試利用各種模式動物來模擬與研究人類胃的發育和病生理學，但由於胃部的發育以及構造在物種間的差異，導致使用模式動物來進行研究始終不甚理想。
不過這樣的困境在去年終於被打破了。在美國辛辛那提兒童醫學中心（Cincinnati Children’s Hospital Medical Center）的研究團隊成功利用了人類多功能幹細胞（pluripotent stem cells）來生成胃組織。由於之前並沒有研究團隊使用過人類多功能幹細胞來生成胃組織，要讓幹細胞特化成複雜的三維立體結構必須釐清胃部發育初期調控的信號傳遞路徑。通過對 FGF、WNT、BMP、retinoic acid、EGF 信號傳遞路徑的時態調控，足以使幹細胞特化成立體的胃部類器官（gastric organoids）—— 有高度組織排列、摺疊成胃腺體（gastriic glands）和胃小凹（pits）結構的單層柱狀上皮（simple columnar epithelium）結構，且可依需要決定讓該胃部類器官分化成特定部位的胃部結構（按：胃依不同位置可分為 cardia、fundus、body、antrum 和 pylorus 等部分，不同部位黏膜構造和胃內分泌細胞（gastric endocrine cell）略有差異，而本篇者要是成功培養出 antrum）。
該團隊進一步利用這個類器官這個細胞培養的體外系統（in-vitro system）模擬人類疾病。研究人員將幽門螺旋桿菌利用顯微注射（microinjection）至胃部類器官， 經過 24 小時後觀察，發現這些幽門螺旋桿菌不僅能良好地生長於上皮細胞，且成功誘發上皮細胞對細菌的反應（如 c-Met 磷酸化增加、細胞增殖）。剔除幽門螺旋桿菌的 CagA 後確認了這些反應確實是仰賴於 CagA ，這與先前以其他材料研究的結果相似，說明了此類器官極適合作為新一代研究幽門螺旋桿菌在胃部致病機轉的材料。
總而言之，在體外建立人類胃部類器官這個複雜的微器官系統有助釐清人類胃發育與生理背後的信號調控機制。通過模擬胃上皮對幽門螺旋桿菌的反應，能對相關胃部疾病初期的生理反應有更多的了解，進而促進相關藥物的開發。這個研究更為未來製造架構更複雜的器官組織提供基礎。
圖說：利用人類多功能幹細胞生成胃組織 圖片來源：http://goo.gl/hvde3k
參考資料：
- McCracken, K. W., Catá, E. M., Crawford, C. M., Sinagoga, K. L., Schumacher, M., Rockich, B. E., … Wells, J. M. (2014). Modelling human development and disease in pluripotent stem-cell-derived gastric organoids. Nature, 516(7531), 400-404. doi:10.1038/nature13863
撰文 | 陳恩浩
修訂 | 熊浩安
