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为解决新生牛肠道疾病研究模型缺乏的问题，研究人员开展新生牛肠道类器官及衍生单层培养研究。成功建立并表征了类器官和单层，证实其稳定性和功能性。这为兽医研究、农业创新和人畜共患病研究提供了新平台。
在生命科学领域，肠道的奥秘一直吸引着众多科研人员不断探索。肠道，作为人体重要的消化和免疫器官，其健康与否与多种疾病的发生发展密切相关。对于新生牛而言，肠道健康更是关乎其生长发育和生存质量。然而，目前在新生牛肠道疾病研究方面，却面临着诸多困境。
传统的细胞培养方法过于简单，无法真实模拟肠道的复杂结构和功能；动物实验虽然能更接近真实情况，但成本高、周期长，且受到伦理等多方面的限制。尤其是在新生牛肠道疾病研究中，由于缺乏合适的模型，使得对其发病机制的研究进展缓慢。比如，新生牛腹泻是现代畜牧业中一个极为棘手的问题，它由多种病原体如病毒、细菌和原生动物引起，严重影响了新生牛的健康和农场的经济效益，还可能引发人类肠道感染。但由于缺乏年龄适配的模型，研究人员难以深入探究其发病机制。
为了突破这些困境，华盛顿州立大学的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们致力于构建新生牛肠道类器官（Intestinal Organoids）和类器官衍生的单层（Organoid-Derived Monolayers）模型，以深入研究早期肠道功能和疾病。
研究人员从 14 日龄的奶牛犊身上采集肠道组织样本，利用定制的生长培养基，成功建立了来自五个肠道部位的肠道类器官。这些类器官在经过 300 多天的冷冻保存后仍能复苏，并且可以连续传代至少 15 次。研究人员通过免疫荧光（Immunofluorescence）和基因表达分析等技术，对类器官进行了全面的表征，发现它们包含多种细胞类型，具有自我复制和分化的能力。
在成功建立类器官的基础上，研究人员进一步培养出了直肠类器官衍生的单层。他们通过电子显微镜（Electron Microscopy）和屏障功能测定等实验，证实了这些单层具有稳定的跨上皮电阻（Transepithelial Electrical Resistance，TEER）和可控的细胞旁通透性。这表明，这些单层能够有效地模拟肠道上皮的屏障功能。
这项研究成果意义重大。它不仅为研究新生牛肠道疾病的发病机制提供了有力的工具，也为开发新的治疗方法和预防策略奠定了基础。同时，该模型还有助于推动兽医研究、农业创新和人畜共患病研究的发展。相关研究成果发表在《BMC Veterinary Research》杂志上。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是组织样本采集技术，从 14 日龄雄性荷斯坦奶牛犊获取肠道组织；二是类器官培养技术，包括肠道隐窝分离、在特定培养基中培养等；三是多种检测技术，如免疫荧光染色观察细胞组成和特性、基因表达分析明确细胞类型及功能特征、电子显微镜观察细胞超微结构等。
研究结果具体如下：
- 新生牛肠道类器官的建立和冷冻保存：从五个肠道部位成功培养出类器官，冷冻保存超 300 天后可复苏，部分类器官能连续传代 15 次以上。不过，十二指肠和空肠类器官传代时增殖能力下降，添加 10% 胎牛血清（Fetal Bovine Serum，FBS）后有所改善。
- 新生牛肠道类器官的细胞表征：免疫荧光显示类器官包含多种细胞类型，如上皮细胞、干细胞等，且不同肠道部位类器官的细胞组成存在差异。基因表达分析表明，不同培养条件下，类器官的细胞组成和功能特性有所不同。
- 直肠类器官衍生单层的发育和屏障完整性评估：成功培养出直肠类器官衍生单层，其在培养 3 天后屏障完整性良好，TEER 值升高，细胞旁通透性降低，且不同培养基培养的单层在多数时间点 TEER 值无显著差异。
- MEM 和 MDM 处理的直肠类器官衍生单层的细胞表征：免疫荧光和基因表达分析显示，单层包含多种细胞类型，MDM 处理后部分细胞类型标记基因表达发生变化。电子显微镜观察到单层有微绒毛、黏液样颗粒和紧密连接等结构，表明其具有功能性上皮成熟特征。
研究结论和讨论部分指出，该研究成功将成年牛肠道类器官培养条件应用于新生牛，新生牛肠道类器官和直肠单层模型具有重要研究价值。但研究也存在一些局限性，如缺乏供体组织特征描述、存在性别偏倚等。未来研究可进一步优化培养基成分，深入比较类器官与天然组织的差异等，以推动新生牛肠道生物学研究的发展。
