美国辛辛那提儿童医院医学中心研究人员在 Nature 子刊 nature biotechnology 杂志发表研究胃肠道免疫的类器官新工具，将来源于多能干细胞的人类肠道类器官（HIOs）移植到具有人源化免疫系统的小鼠的肾囊中，成功建立了具有功能性人体免疫组织的下一代 HIOs 体内模型。

一直以来，缺乏免疫系统都是类器官研究不可回避的局限，该文章为建立免疫化类器官模型提供了一种新方法[1]。类器官研究的热度一直居高不下，但体外培养类器官并不是一件易事。今天就来聊一聊类器官培养中必不可少的细胞因子-Wnt 蛋白。

Wnt 信号通路：为何类器官研究离不开 Wnt

类器官是由多能干细胞（PSC）或成体组织干细胞（ASCs）建立的三维结构。类器官体外培养系统包括一个可以自我更新的干细胞群，该细胞群可分化为多个器官特异性的细胞类型，拥有与对应的器官类似的空间组织，并能够重现对应器官的部分功能。

从类器官的定义中可以看到，体外类器官的产生离不开干细胞的生长、发育、成熟。Wnt 通路信号是一种重要的干细胞信号通路，参与多种细胞类型的分化，包括心肌细胞和肠上皮细胞。而经典的 Wnt 信号通路— Wnt/β-catenin 途径，则调控着干细胞的多能分化、器官的发育和再生。

二、Wnts 如何支持各种类器官培养

2009 年是类器官领域***性的一年，类器官研究界的先驱 Hans Clever 及其团队 Sato 等人从小鼠小肠隐窝分离出单个 Lgr5+ 干细胞，以体外基质膜提取物为 3D 支撑的培养环境中，通过加入表皮生长因子（EGF）、骨形态发生蛋白拮抗剂（Noggin）、Wnts 及 R-Spondin1（Wnt 信号激活）等细胞因子，培养后可观察到小肠绒毛-隐窝结构。这些类器官是空心小球，内部具有完整的肠道上皮结构，而且含有所有种类的肠上皮功能细胞，包括肠上皮细胞、肠内分泌细胞、杯状细胞、潘氏细胞和 Lgr5+ 干细胞，这意味着体外肠类器官成功构建[2]。         

图 1 单个 Lgr5+ 干细胞连续培养生长状态[2]

注：数字为培养的天数

2021 年 Hofbauer 等报道成功开发了人诱导多能干细胞（hiPSC）来源的心脏类器官[3]。

通过加入心脏发育的关键信号通路因子（激活素 Activin、骨形态发生蛋白 BMP、成纤维细胞生长因子 FGF、视黄酸 retinoic acid 和 Wnt），使 hiPSC 细胞来源的心脏类器官经历图形化和形态发生以形成空腔，这种类器官可分化出单独的心肌层和内皮层，并与迁移和分化的心外膜相互作用，从而模拟早期的心腔发育。自组织心脏类器官可以展示心肌、内皮和心外膜等部位形态发生及细胞分化的过程，为研究人类心脏发生和先天性心脏病的发生机制提供了一个强有力的系统。

图 2 第 7.5 天的心脏类器官冷冻切片，显示了腔体和心肌细胞特异性标记物 TNNT2 的表达[3]

除肠道类器官和心脏类器官外，Wnts 还支持很多其他类器官类型被成功建立，包括胃类器官[4]、肝脏类器官[5]等。

三、经典 Wnt 信号通路的主要配体 Wnt3a 蛋白

Wnt 家族是一个高度保守、富含半胱氨酸的分泌蛋白大家族，该家族的蛋白在正常发育过程中起重要作用。目前发现的 Wnt 分泌蛋白主要有两种类型，其一是依赖 β-catenin 的经典 Wnt 信号通路，其中 Wnt 3a 是经典 Wnt 信号通路的主要配体。Wnt3a 通过 Frizzled（FZD）受体家族和 LRP5/6 共受体发出信号，来调节基因表达和多种细胞行为[6]。

DNA提取是分析农作物分子生物学性状的重要步骤，现阶段，常用的DNA提取技术有磁珠法和离心柱法，使用磁珠进行农作物的DNA提取，可以实现高通量、自动化的操作。由于磁珠对核酸的吸附灵敏度高，只需要少量的叶片或其他组织即可得到高得率、高纯度的DNA。吉恩特生物采用自主研发生产的纳米生物磁珠和磁珠法DNA提取试剂盒，可以从各种类型的农作物中提取高质量的核酸，配合核酸提取仪，可以达到快速自动化提取的目的。