時隔12年，Hans博士的得意門生，現(xiàn)就任于日本Keio大學的Toshiro Sato及其團隊在Nature上發(fā)表了題為：An organoid-based organ-repurposing  approach to treat short bowel syndrome 的最新研究進展。該研究利用小腸和結腸上皮細胞結構相似性，使用類器官移植將結腸上皮替換為小腸上皮，產(chǎn)生“小腸化結腸”（small intestinalized colon SIC），SIC可以血管化并能夠形成淋巴結構，指導結腸中小腸結構的形成。

小腸是吸收營養(yǎng)的主要器官，各種情形下（包括手術等）的切除會導致吸收不良和消瘦，這被稱為短腸綜合癥（SBS）。

小腸移植目前來看暫時仍是唯一治療SBS的方法。但是嚴重的同種異體排斥反應會降低患者生存概率和這種治療的長期效果。因此，尋找新的治療方法就顯得非常緊迫了。而類器官技術則可以在體外有效地擴大腸道上皮組織的面積，具有巨大的潛力。

該研究中，我們用回腸來源的類器官代替天然結腸上皮，從而培養(yǎng)出了小腸化結腸（SIC）。首先，我們發(fā)現(xiàn)異體移植的人類回腸類器官保留了它們的區(qū)域特征，并在小鼠結腸中形成新生的絨毛結構。體外培養(yǎng)的單層類器官進一步揭示了腔內的機械流在絨毛形成中的重要作用。然后，我們通過將SIC重新定位在回盲腸交界處來研究大鼠的SIC模型，在該回腸交界處，上皮細胞暴露于恒定的腸腔內液流中。這種解剖學上的位置改變?yōu)镾IC提供了小腸的器官結構，包括完整的血管和神經(jīng)系統(tǒng)，絨毛結構和乳糜管（小腸特有的吸收脂肪的結構）。SIC具有吸收營養(yǎng)的功能，在SBS大鼠模型中可顯著改善腸道衰竭，但如果移植的是結腸類器官而非回腸類器官，那就一定會導致死亡。這些數(shù)據(jù)可以作為回腸類器官用于再生目的的機制證明，并為治療SBS提供了潛在的可行策略。

該研究詳情如下：

首先將人小腸類器官移植到免疫缺陷小鼠的結腸表面。

將人類回腸或結腸類器官移植到免疫缺陷(NOG)小鼠結腸

結果顯示異種移植回腸類器官會構建小腸上皮組織的絨毛結構，而且重構的絨毛結構會表達與營養(yǎng)物質轉運相關的蛋白。因為移植物自發(fā)形成了小腸絨毛結構，作者開始探索什么因素促進了絨毛形成。

于是研究者便開發(fā)了一套培養(yǎng)體系，可以使小腸類器官形成2D平面結構，單向生長，更接近體內情況。并在其表面進行恒定的刺激，通過這個實驗，研究者們發(fā)現(xiàn)了機械力是刺激形成絨毛結構的重要因素。

上圖為連續(xù)流動的小腸類器官的二維培養(yǎng)。 

下圖為存在（+）或不存在（-）流動的培養(yǎng)基的情況下培養(yǎng)四天的2D十二指腸和結腸類器官的鏡下圖片。（蘇木精和曙紅染色）

圖像以三維(3D)方式堆疊，并根據(jù)從下到上的距離來著色。

接下來作者設計實驗，通過大鼠來驗證以上結果，因為大鼠能夠允許研究者們進行解剖以觀察SIC的重構。首先，用大鼠對人短腸綜合征進行建模，若保留回腸末端3厘米，可以有效改善手術后大鼠生存情況，降低腸衰竭發(fā)生的可能性，而保留4厘米空腸則不能夠產(chǎn)生類似的效果。接下來研究者對大鼠進行了完全的空腸回腸切除，并在回盲瓣部位進行了回腸類器官的移植。結果顯示，與手術組的死亡率低于30%，移植率近100%。原位雜交以及免疫組化顯示SIC存在LGR5+干細胞以及其主要分化的細胞類型，也包括負責吸收營養(yǎng)物質的腸上皮細胞。

通過上皮置換產(chǎn)生SIC的策略。頂部，結腸上皮被去除（EDTA處理），然后回腸類器官被移植。在進行介入手術之前，移植的回腸上皮顯示出隱窩狀結構（左下圖和圖像）。移植后，會形成絨毛狀結構（右下圖和圖像）。白色箭頭表示潘氏細胞。

分兩步進行的手術方法，用于在空腸的起點和回腸的終點之間插入需要移植的結腸類器官。

為觀察SIC的治療效果，研究者首先通過帶有生物發(fā)光的類器官確認移植了結腸類器官和回腸類器官的兩組大鼠移植率相同。結腸類器官移植組的大鼠兩周之內狀態(tài)幾乎都接近死亡，而在回腸類器官移植組，體重減輕的癥狀得到緩解，生存率得到提高。生存期長的大鼠中類器官植入面積明顯增多。這說明類器官有效穩(wěn)定的植入對于達到良好的治療效果舉足輕重。再進一步分析小腸結構表明，SIC 能夠發(fā)揮小腸的基本功能，并重塑淋巴管結構，SIC也能夠維持神經(jīng)回路調控和自主神經(jīng)支配的肌層組織。相較于腸道菌群的變化，移植了回腸類器官的大鼠的菌群與保留3厘米回腸都小鼠類似，這表明回腸類器官對塑造腸道菌群也具有重要作用。

以單盲的方式移植回腸或結腸類器官的實驗策略。

綜上，該研究用類器官移植的方法治療了短腸綜合征，為自體類器官再生醫(yī)學提供了概念支持，為克服體外干細胞和臨床轉化之間的鴻溝做出了里程碑式的貢獻。