大脑类器官技术新升级！《Stem Cell Reports》：干细胞产生纯化“脑垂体类器官”，为垂体再生医学开辟新研究途径

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导语 / Introduction

脑垂体负责调节人体各种激素，对人体健康的重要性不言而喻，作为最复杂的神经内分泌器官，一旦发生垂体功能减退几乎无法治疗只能终生依赖激素，使用多能干细胞(PSC)生成对周围环境作出反应的人类垂体组织，并对其进行精制以适合临床使用，是治疗垂体功能减退症新的再生医学希望，《Stem Cell Reports》（影响因子：7.294）上的研究建立了使用干细胞生成垂体类器官并纯化垂体细胞的技术，有效改善垂体功能减退症，为这类疾病治疗提供了新策略。

脑垂体可以说是人体内最重要也最复杂的神经内分泌器官，负责调节体内的各种激素，控制生长、体内平衡、新陈代谢、应激反应和繁殖等各种过程。

若垂体受到损伤，可导致严重的全身表现，而更让人头疼的是，垂体功能减退症几乎无法治愈，患者需终生依赖激素替代，不仅副作用大且易导致医源性库欣综合征。

因此，如果可以使用多能干细胞 (PSC) 生成对周围环境作出反应的人类垂体组织，并对其进行精制以适合临床使用，那么垂体功能减退症的再生医学治疗将会得到改善。

如今，《Stem Cell Reports》上的一项发文显示，已经有科学家成功地将人类多能干细胞转化为纯化的垂体细胞，这些细胞聚集成激素分泌类器官，将这些3D垂体移植到患有垂体功能减退症的小鼠体内，可导致由垂体产生和分泌的促肾上腺皮质激素 (ACTH) 水平的长期改善。

这也说明了垂体类器官可以对垂体减退症提供有前途的治疗策略，而且这种产生纯化垂体组织的方法也将为垂体再生医学开辟新的研究途径。

△ 用于有效移植的分泌ACTH的hPSC衍生垂体细胞的产生和纯化

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一、人脑垂体“类器官”，应对垂体功能减退症的新希望

在该项研究中，研究人员首先制定了可靠地生成和纯化源自人类多能干细胞的垂体细胞，以用于临床应用的策略。

纯化的垂体细胞聚集形成垂体球，表现出高分泌促肾上腺皮质激素(ACTH) 的能力，所有的垂体-下丘脑类器官都含有产生ACTH的细胞。当移植到患有垂体功能减退症的小鼠体内时，植入的3D垂体竟存活了半年之久，甚至导致ACTH水平和适当的ACTH反应的长期改善。

△ 本项研究的图形概要

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移植的细胞对促肾上腺皮质激素释放激素有反应，这是一种参与应激反应的肽类激素。在移植的3D垂体中，糖皮质激素地塞米松的负反馈超过促肾上腺皮质激素释放激素的正刺激，可能减少ACTH替代的副作用。由于3D脑垂体通过全身循环接收类固醇反馈，因此库欣病（脑垂体释放过多ACTH的病症）的风险很低。

“我们的策略为生产适用于垂体再生医学的高质量垂体细胞开辟了新途径，”研究者之一Suga表示。“对于非临床或临床研究，我们将继续开发临床级细胞系的制造方法，评估这些细胞系在猴子等动物身上的疗效，并确认移植后产品的功能。”

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△ Ff-KhES1衍生的EpCAM+在第60天分类的垂体球的表征

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多能干细胞 (PSC)可以生成对周围环境作出反应的人类垂体组织，通过对其进行精制以后，未来可以应用于临床使用，这对垂体功能减退症的再生医学治疗改善有着很大益处，也将为脑垂体类疾病的研究带来新进展。

二、 干细胞培养的“类器官”，未来战胜人类疾患的利器

自从2021年日本山中伸弥因发现成熟细胞可被编程为多能性细胞，也就是诱导多能干细胞（iPSC）以来，仿佛开启了干细胞再生医学的另一扇大门。

iPSC只是干细胞的一种，但是，它可以绕开使用胚胎干细胞的伦理限制，而且具有丰富的来源，因此被视为再生医学和器官移植的重要突破。

此后，研究人员就希望能够运用iPSC细胞在实验室中培养和生成各种器官、组织和细胞，用以治疗更多疾病。现在，研究人员已经能够运用干细胞培养生成有生理功能的多种组织器官。

2013年，以干细胞制造器官为目标的Takebe博士，在世界上首次从ips细胞里成功提取了有血管构造功能的肝芽，发现了最适合肝芽培养和移植的方法，成功制造了大量的迷你肝脏。

△ iPS细胞培育的带芯片肝芽

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在接下来的研究中，Takebe博士更是全身心投入ips培养器官的研究中，并取得了众多斐然的成绩。除了肝脏，他的研究团队还培育出人造肾脏、胰脏、肺及心脏等器官，并能够阐明ips培育的复杂机理。

随着科学界对再生医学的不断精进发展，干细胞培育类器官技术也在不断走向成熟，日本曾利用老鼠的胚胎干细胞成功培育出“迷你心脏”，这个直径只有1毫米左右的心脏类器官不仅与老鼠胎儿心脏类似，具备心房及心室等结构，还能像真正心脏那样有规律的跳动，令人惊奇。

△ 日本大学成功培育出可以跳动的“迷你心脏”

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因为干细胞培育的器官不会产生排斥反应，这也让它不仅在“类器官”技术领域得到了青睐，更有望在解决人类器官移植短缺难题中提供帮助，随着干细胞再生医学的不断发展，我国细胞行业也取得了很大进步，国家政策的扶植与支持，也为细胞行业实现技术突破、创新发展起到推波助澜的作用，让我国再生医学技术不断更新发展。

写在最后

类器官技术的诞生，替代了传统的动物模型被广泛应用于生物医学的研究，不止于此，随着干细胞再生医学技术的发展，类器官还有望为发育生物学、疾病建模、药物筛选和细胞治疗等都提供了一个极具前景的研究平台，而未来，类器官也将彻底改变再生医学和移植领域，为人类疾病研究带来无限可能。

参考资料

Hidetaka Suga, Generation and purification of ACTH-secreting hPSC-derived pituitary cells for effective transplantation, Stem Cell Reports (2023). DOI: 10.1016/j.stemcr.2023.05.002. www.cell.com/stem-cell-reports … 2213-6711(23)00180-7

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来源：华夏源干细胞

审校：南风 | 咏彤

声明：本文仅作为科普，拒不接受商业用途的转载申请，亦不构成任何建议。

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