果蝇肠道细胞系的建立：多组学筛选与肠道生物学解析的新工具

本研究通过特异性表达RasV12成功建立首个果蝇肠道来源细胞系（L10/L15/L18），填补了该模型在体外研究中的空白。利用单细胞转录组测序证实其肠道起源及异质性，发现细胞群富集Toll-NFκB、EGFR等关键通路，其中L15可自组装为具有极性的3D类器官。该成果为研究肠道发育、上皮组织及害虫防控提供了可扩展的体外平台，发表于《Scientific Reports》。

　　

果蝇肠道研究的瓶颈与突破

果蝇肠道作为研究干细胞动态和上皮生物学的经典模型，长期缺乏对应的体外细胞系，严重限制了高通量研究的开展。尽管已有S2、Kc167等果蝇细胞系，但均无法模拟肠道特异性功能。这一空白阻碍了肠道发育、宿主-病原互作及杀虫剂作用机制等研究的深入。

从胚胎到细胞系的创新之路

研究团队利用CG10116-GAL4驱动胚胎肠道特异性表达致癌基因Ras85D^V12，成功建立三个可稳定传代的细胞系（L10/L15/L18）。通过单细胞转录组分析，发现这些细胞系高度异质，包含肠道干细胞（ISC）、成肠细胞（EB）和肠内分泌细胞（EE）等群体特征。其中L15细胞系展现出独特能力——在悬滴培养中自组织形成3D类器官，其表面细胞层呈现与成虫肠道相似的上皮极性结构，即黏附连接（AJ）位于基底侧而隔状连接（SJ）位于顶端的独特排布。

关键技术方法

研究采用胚胎肠道特异性启动子CG10116-GAL4驱动RasV¹²表达，结合attP位点实现转基因精准整合。通过流式细胞术分析细胞倍性，单细胞RNA测序解析转录组特征，免疫荧光验证3D类器官中Armadillo（Arm）、DE-cadherin（DCAD）等极性蛋白的分布。

核心发现

1. 1.

   细胞系特征验证：

   三株细胞系均显示形态和倍性异质性，L15中检测到2n-8n不同倍体细胞，暗示其可能包含幼虫成虫前体细胞（AMP）和多倍体肠细胞（EC）。单细胞聚类揭示L15中9个亚群，其中6个高表达ISC标志物Delta和E(spl)m3-HLH。

2. 2.

   通路富集分析：

   L15的ISC样群体显著富集EGFR和Notch信号通路——已知调控肠道干细胞增殖的关键通路。免疫相关通路如Toll-NFκB和cGAS/STING在多个亚群激活，印证了肠道作为免疫屏障的功能。

3. 3.

   3D类器官建模：

   L15类器官表面细胞层特异性表达AJ蛋白Arm/DCAD和SJ标记物Discs large（Dlg），深层细胞则保留ISC标志物Delta，再现了体内肠道的空间组织模式。

科学价值与展望

这些细胞系首次实现果蝇肠道的体外建模，尤其L15类器官为研究上皮极性建立和细胞间通讯提供新工具。携带attP位点的设计使其适用于异源基因（如害虫ABC转运蛋白）的功能筛选，为杀虫剂靶点鉴定和抗性机制研究开辟道路。未来可通过基因编辑进一步优化细胞系，模拟特定肠道区域或疾病状态，推动基础研究与农业应用的结合。