近日，清華大學(xué)航天航空學(xué)院邵玥團(tuán)隊與昆明理工大學(xué)白冰團(tuán)隊、北京華大生命科學(xué)研究院劉心、國科溫州研究院林峰等合作，在人類胃器官早期發(fā)育機(jī)制與體外重構(gòu)研究方面取得重要進(jìn)展——利用人多能干細(xì)胞首次在體外培養(yǎng)出一種包含胃底和胃竇雙極分布的胃器官發(fā)育模型，破解了WNT信號梯度悖論，建立了微尺度組織定向組裝技術(shù)，實現(xiàn)了對類胃囊中不同譜系的組織模塊獨立開展基因編輯。研究成果近日在國際期刊《自然》上發(fā)表。

胃是人類體內(nèi)一個結(jié)構(gòu)精密的消化器官，胃底和胃竇這兩個區(qū)域沿著胃的前后軸方向有序分布，分別承擔(dān)分泌與消化功能。而這一非對稱組織圖式早在胚胎發(fā)育第五周（受孕后第五周）就開始形成了。然而，過去20年來，科學(xué)界始終存在一個悖論——經(jīng)典發(fā)育生物學(xué)認(rèn)為，WNT信號沿前—后軸梯度是遞增的，并以此調(diào)控各器官前后組織圖式的分布，但胃的非對稱發(fā)育必須依賴沿前—后軸梯度遞減的WNT信號梯度。這個“信號梯度悖論”對傳統(tǒng)器官發(fā)育理論提出了重大挑戰(zhàn)。

針對這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊從看似矛盾的信號梯度悖論出發(fā)提出新思路——胃的前后非對稱組織圖式發(fā)育背后可能存在一個新型WNT信號中心。

為探究這一假說，研究團(tuán)隊融合力學(xué)、工程學(xué)、生物學(xué)等多學(xué)科思想和前沿手段，根據(jù)仿生學(xué)啟發(fā)構(gòu)建出模擬體內(nèi)器官發(fā)育的三維環(huán)境，并采用“多譜系協(xié)同發(fā)育”的策略，利用人多能干細(xì)胞首次在體外培養(yǎng)出了一種包含胃底和胃竇雙極分布的胃器官發(fā)育模型，并將其命名為類胃囊。

研究團(tuán)隊介紹，該模型重現(xiàn)了早期胃器官沿前—后軸的非對稱組織圖式發(fā)育，并在分子、細(xì)胞、組織學(xué)及解剖學(xué)等多個維度上，展現(xiàn)出與人類及小鼠胃發(fā)育特征的高度相似性。

“研究首次揭示了神經(jīng)組織是調(diào)控胃器官前后組織圖式發(fā)育不可或缺的信號中心，其通過與胃上皮組織協(xié)同發(fā)育過程中的非對稱幾何關(guān)系，誘發(fā)了沿前—后軸遞減的WNT信號梯度，是胃底—胃竇空間圖式形成的關(guān)鍵因素。”研究團(tuán)隊介紹，這一發(fā)現(xiàn)不僅解決了WNT信號梯度悖論，也為在體外構(gòu)建高保真胃器官模型提供了新的原理和方法。