GelMA水凝胶培养类器官实现唾液腺“再生”

背景简介

干燥综合征（Sjögren's disease，SjD）是一种慢性自身免疫疾病，主要影响中年女性，导致口干和眼干，但其发病机制尚不清楚。

唾液腺作为重要的外分泌腺体，在维持口腔功能方面发挥着关键作用，包括润滑、消化、免疫和稳态。

人类口腔中有三对主要唾液腺和约600到1000个小唾液腺，后者常用于干燥综合症（SjD）的诊断。传统的二维细胞培养存在基因不稳定性和表型改变的问题，而三维类器官技术能够更好地再现原始组织的细胞异质性和功能。

文献来源

北京大学第三医院赵振民团队在《Chemical Engineering Journal》上发表题为"Establishment of human minor salivary gland organoids in laminin-GelMA hydrogel from healthy individuals and Sjögren's disease patients" 的研究性论文。

研究成功建立了来自健康个体和SjD患者的小唾液腺类器官，采用了人工层粘连蛋白-GelMA水凝胶，支持类器官的长期生长，并保留了与实际小唾液腺相似的结构和分泌功能。

项目研究

研究团队首先在特定的培养基中建立了hMSG类器官，保留了其多样的细胞组成，表达腺体特异性标记物并有效维持腺体的结构和功能，能在体外传代和维持较长时间（约3个月）。

进一步，研究人员利用层粘连蛋白-GelMA水凝胶来培养hMSG类器官，表现出类似于基质凝胶的生长刺激潜力，可实现大规模的类器官扩张，使其有利于更广泛的类器官发育和损伤组织的移植。

通过DAPT（Notch通路抑制剂）处理，类器官的空间分布和成熟结构得到了改善，表现出更明显的基底细胞（CK5标记）和腔内细胞（CK7标记）的分离。DAPT还促进了腺体功能蛋白AMY1的表达，并通过PAS和Alcian blue染色显示了粘液分泌的增加。功能实验表明，DAPT处理的类器官在神经刺激下表现出明显的肿胀，表明其功能成熟。

将成熟的人类小唾液腺（hMSG）类器官移植到部分缺陷NSG小鼠下颌腺中，结果表明，hMSG类器官不仅在小鼠体内存活超过两个月，还保持了腺体的分泌功能，显示出其在治疗因疾病或放疗引起的唾液腺功能障碍方面的潜力。

此外，单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析揭示了来自健康个体与SjD患者的hMSG类器官的异质性，在培养过程中，SjD患者来源的hMSG类器官（SjD ORG）唾液分泌能力减弱、紧密连接松散、平滑肌收缩减少。KEGG分析IFN-JAK-STAT信号通路在SjD ORG中富集，于是作者探究了托法替尼（Tofacitinib，JAK-STAT通路抑制剂）对干燥综合症(SjD)类器官的影响，突出了托法替尼在改善SjD相关病理特征方面显示出治疗潜力。

研究结论

本研究成功地从健康个体和SjD患者的hMSG中开发出了类器官，采用层粘连蛋白-GelMA水凝胶的培养微环境，在不同传代中保留其结构标记、组织特异性表达、功能和遗传稳定性。

此外，本研究揭示了hMSG类器官在SG损伤中的修复潜能，强调其在检测抗SjD药物中的应用，提示托法替尼可作为SjD治疗的候选药物，为未来其治疗潜力的探究提供了依据。

原文引用："In order to track the organoids in vivo, the organoids were transfected with a CMV-GFP-Luc lentivirus (GM-0220IV02, Genomeditech, Shanghai). After transfection, organoids expressing green fluorescent protein were chosen to transplant into the SMG-defective region of NSG mice, where partial SMG tissue was is removed by surgery."

文献原文：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158257

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