近日，清華大學航天航空學院邵玥團隊與昆明理工大學白冰團隊、北京華大生命科學研究院劉心、國科溫州研究院林峰等合作，在人類胃器官早期發育機制與體外重構研究方面取得重要進展——利用人多能干細胞首次在體外培養出一種包含胃底和胃竇雙極分布的胃器官發育模型，破解了WNT信號梯度悖論，建立了微尺度組織定向組裝技術，實現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》上發表。
胃是人類體內一個結構精密的消化器官，胃底和胃竇這兩個區域沿著胃的前后軸方向有序分布，分別承擔分泌與消化功能。而這一非對稱組織圖式早在胚胎發育第五周（受孕后第五周）就開始形成了。然而，過去20年來，科學界始終存在一個悖論——經典發育生物學認為，WNT信號沿前—后軸梯度是遞增的，并以此調控各器官前后組織圖式的分布，但胃的非對稱發育必須依賴沿前—后軸梯度遞減的WNT信號梯度。這個“信號梯度悖論”對傳統器官發育理論提出了重大挑戰。
針對這一挑戰，研究團隊從看似矛盾的信號梯度悖論出發提出新思路——胃的前后非對稱組織圖式發育背后可能存在一個新型WNT信號中心。
為探究這一假說，研究團隊融合力學、工程學、生物學等多學科思想和前沿手段，根據仿生學啟發構建出模擬體內器官發育的三維環境，并采用“多譜系協同發育”的策略，利用人多能干細胞首次在體外培養出了一種包含胃底和胃竇雙極分布的胃器官發育模型，并將其命名為類胃囊。
研究團隊介紹，該模型重現了早期胃器官沿前—后軸的非對稱組織圖式發育，并在分子、細胞、組織學及解剖學等多個維度上，展現出與人類及小鼠胃發育特征的高度相似性。
“研究首次揭示了神經組織是調控胃器官前后組織圖式發育不可或缺的信號中心，其通過與胃上皮組織協同發育過程中的非對稱幾何關系，誘發了沿前—后軸遞減的WNT信號梯度，是胃底—胃竇空間圖式形成的關鍵因素。”研究團隊介紹，這一發現不僅解決了WNT信號梯度悖論，也為在體外構建高保真胃器官模型提供了新的原理和方法。
