生态位保留移植策略促进肠道类器官功能性定植改善大鼠短肠综合征

《Cell Stem Cell》：Niche-preserving transplantation promotes functional engraftment of intestinal organoids in rat short bowel syndrome

本研究针对短肠综合征(SBS)中回肠功能不可替代的临床难题，开发了N-乙酰半胱氨酸(NAC)预处理联合乙二胺四乙酸(EDTA)的生态位保留移植策略。该方案通过清除黏液层实现近乎完全的上皮清除，同时保留间质生态位，使回肠类器官移植定植效率提升至86.1%，成功构建具有胆汁酸吸收功能的"回肠化空肠"，显著改善SBS大鼠体重轨迹和生存率。这项研究为干细胞生态位理论提供了体内证据，为区域靶向的自体再生疗法开辟了新途径。

　　

短肠综合征（Short Bowel Syndrome, SBS）是一种因广泛小肠切除导致的危及生命的疾病，患者面临严重的营养吸收障碍和肠道功能衰竭。临床预后高度依赖于保留的小肠段，特别是远端回肠的存在与否至关重要，因为回肠是唯一专门负责胆汁酸摄取和高效脂肪吸收的肠段。然而，能否通过重建回肠上皮特有的营养吸收功能来改善SBS，一直是个未知数。

肠道类器官技术的出现为生成区域特异性上皮提供了可能，但以往的研究表明，类器官移植面临定植效率低（<20%）的挑战。标准EDTA螯合结合机械刷洗的方法虽然能去除上皮，但常常损伤深层间质，破坏干细胞生态位，影响供体干细胞的定植。研究人员推测，保留间质生态位的完整性可能对上皮移植至关重要。

在这项发表于《Cell Stem Cell》的研究中，Endo等人开发了一种生态位保留移植策略，通过优化大鼠回肠类器官的培养条件，并创新性地使用NAC清除黏液层，显著提高了EDTA的上皮清除效率。这种NAC-EDTA预处理方法实现了近乎完全的上皮清除（包括Lgr5⁺干细胞），同时完好保留了间质结构，使回肠类器官在空肠中的定植效率达到惊人的86.1%，远高于传统方法的8.9%。

研究团队将表达荧光素酶的同基因回肠类器官移植至空肠，构建了"回肠化空肠"的SBS模型。结果显示，拥有回肠化空肠的大鼠体重恢复良好，30天生存率达91%，显著高于对照组的36%。更重要的是，移植的上皮赋予了空肠胆汁酸吸收能力，通过双示踪吸收实验证实了回肠特异性胆汁酸转运蛋白（IBAT/SLC10A2）的功能性表达。

这项研究不仅为干细胞生态位理论提供了坚实的体内证据，展示生态位在容纳供体干细胞中的关键作用，还为SBS的再生治疗提供了一条新路径——通过区域靶向的自体疗法重建特定肠段的吸收功能。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：使用来自Lewis大鼠的回肠组织建立类器官培养体系；开发NAC-EDTA预处理方法进行上皮清除；通过外科手术将类器官移植至空肠段并构建SBS模型；采用体内生物发光成像、组织学分析和双示踪吸收实验评估定植效率和功能恢复。

Refined culture conditions for rat ileal organoids

研究人员首先优化了大鼠回肠类器官的培养体系。传统的培养条件下类器官生长缓慢，首次传代后存活率低。通过开发ANR培养基（添加高浓度A83-01和神经调节蛋白-1），并使用温和细胞解离试剂而非胰蛋白酶进行传代，同时短期添加CHIR99021（GSK-3β抑制剂），显著提高了类器官的存活率和长期培养稳定性。

Mucin clearance promotes epithelial removal while preserving stroma

比较传统的EDTA刷洗法和新型NAC-EDTA法的效果。NAC预处理有效清除了富含钙镁离子的黏液层，增强了EDTA的螯合作用，通过轻柔拍打即可实现近乎完全的上皮清除，同时完好保留了表达Rspo3和Grem1等生态位因子的间质结构。定量分析显示，NAC-EDTA处理后的残留隐窝数显著减少，间质保留面积增加。

Ilealized jejunum restores absorptive function and rescues SBS

将回肠类器官移植至空肠后构建SBS模型。拥有3厘米回肠化空肠加4厘米天然空肠的大鼠，与仅保留7厘米空肠的对照组相比，体重恢复和生存率显著改善。血清总胆汁酸和甘油三酯水平升高，表明胆汁酸和脂质吸收功能增强。组织学分析显示移植区域形成了完整的绒毛结构和LYVE-1⁺乳糜管。

Functional recovery of ileal absorption by organoid transplantation in vivo

通过双示踪吸收实验直接评估移植肠段的吸收功能。将稳定同位素标记的牛磺胆酸（TCA）和葡萄糖注入肠段，检测门静脉血中标记物的浓度变化。结果显示，天然空肠对葡萄糖吸收良好但对TCA吸收极差；而回肠化空肠与天然回肠一样，能够有效吸收两者，证实了IBAT介导的胆汁酸吸收功能成功重建。

研究结论表明，保留生态位的移植策略是实现高效类器官定植的关键。NAC-EDTA预处理在清除宿主上皮的同时最大限度地保护了间质微环境，为供体干细胞提供了适宜的定植场所。成功构建的回肠化空肠不仅具有回肠上皮的形态特征，更重要的是恢复了胆汁酸吸收这一回肠特有功能，从而改善了SBS的代谢结局。

这项研究的创新点在于首次直接验证了生态位完整性对肠道干细胞移植的重要性，将干细胞生态位理论从概念转化为实际应用。通过区域特异性的类器官移植，实现了小肠不同区段功能的"重新编程"，为治疗SBS和其他吸收障碍性疾病提供了新的再生医学策略。

尽管存在EDTA毒性管理和类器官递送效率等限制，但本研究建立的生态位保留移植平台为开发临床适用的肠道再生疗法奠定了坚实基础。未来通过优化递送方法和降低细胞剂量，这一策略有望转化为针对肠道功能衰竭的创新型治疗方法。