腸道類器官是研究腸癌、炎癥性腸病（IBD）及腸道發育的“黃金模型”，其構建核心在于精準調控干細胞微環境。本文將手把手拆解腸道類器官構建流程，并揭秘關鍵細胞因子的種類、濃度及功能，助你輕松掌握這一前沿技術！

腸道類器官：為何成為研究熱點？

腸道類器官能高度模擬腸上皮的隱窩-絨毛結構，保留腸道干細胞的自我更新與分化能力，廣泛應用于：

?疾病建模：如克羅恩病、腸癌的分子機制研究

?藥物篩選：評估藥物吸收、代謝及毒性

?宿主-微生物互作：研究腸道菌群與上皮相互作用

腸道類器官的“四大要素”

1. 細胞來源

成人腸道隱窩干細胞：從手術或活檢樣本中分離（需倫理審批）

誘導多能干細胞（iPSCs）：通過定向分化生成腸上皮細胞

2. 核心培養基配方

基礎培養基：Advanced DMEM/F12（含GlutaMAX、HEPES）

3. 基質膠選擇

Matrigel：常用濃度50-70%，模擬基底膜微環境

替代方案：合成水凝膠（如PEG-based），避免批次差異

4. 培養條件

氣體環境：37℃、5% CO?，低氧條件（2-5% O?）可提高干細胞活性

培養基更換：每2-3天更換一次，維持細胞因子濃度穩定

分步構建流程（以成人腸道隱窩為例）

? 樣本處理：

取新鮮腸道組織，PBS清洗后剪碎。

使用含EDTA的冷緩沖液震蕩（30分鐘），釋放隱窩單元。

?隱窩分離：

通過70 μm濾網過濾，離心（300g，5分鐘）收集隱窩。

?基質膠包埋：

將隱窩與Matrigel混合（密度：200-500隱窩/50 μL膠），點膠于預熱的培養板。

?培養基覆蓋：

添加含上述細胞因子的完quan培養基（每孔500 μL）。

?動態觀察：

第3天：隱窩形成閉合球狀結構。

第5-7天：出現典型“出芽”結構（類隱窩和絨毛）。

常見問題與優化技巧

?類器官不生長？

檢查Wnt3a活性：Wnt信號不足會導致干細胞分化。

優化基質膠比例：Matrigel濃度過高可能限制營養滲透。

?結構異常？

調整Noggin濃度：BMP抑制不足易導致間質細胞過度生長。

縮短傳代周期：建議每7-10天機械破碎傳代一次。

?如何提高存活率？

添加Y-27632：尤其在初始培養階段減少凋亡。

避免頻繁震動：培養箱內保持穩定，防止基質膠破裂。

應用場景舉例

?腸癌模型：

將CRISPR編輯的致癌基因（如APC突變）導入類器官，模擬腫瘤進展。

?藥物毒性測試：

添加化療藥物（如5-FU），通過活細胞成像評估腸上皮損傷。

?腸道感染研究：

共培養沙門氏菌或諾如病毒，觀察上皮屏障破壞機制。