作者:Helmholtz Zentrum München 肠干细胞中Wnt/五氯苯酚信号通路的激活(绿色显示)为其向Paneth和肠内分泌谱系的转移奠定了基础
荣誉:亥姆霍兹·曾特鲁姆·慕尼黑 肠道在调节人体新陈代谢中起着核心作用，其功能障碍与多种疾病有关，如影响全球数百万人的肥胖症、糖尿病、结肠炎和结肠直肠癌
通过刺激肠干细胞形成特定的肠内分泌细胞在早期靶向内分泌功能障碍可能是一种有希望的糖尿病治疗的再生方法
然而，为此，对肠干细胞谱系层次和调节不同肠细胞类型募集的信号的详细理解是至关重要的
黑科·李克特和他的研究小组已经接受了这个挑战
李克特是亥姆霍兹·曾特鲁姆·慕尼黑糖尿病和再生研究所的主任，慕尼黑技术大学β细胞生物学教授，德国糖尿病研究中心(DZD)成员
李克特和第一作者夏嫣·伯特切尔谈论了他们在《自然细胞生物学》上发表的关于肠干细胞功能的基本机制的最新论文
为什么肠道对健康研究如此重要？ 黑科·李克特:作为人体最大的消化和内分泌系统，肠道是调节能量和葡萄糖稳态的中心
肠道功能是由专门的细胞来完成的，这些细胞每三到四天就会从肠道干细胞中不断产生和更新
例如，所谓的肠内分泌细胞产生20多种不同类型的激素，这些激素向大脑和胰腺发出信号，以调节例如食欲、食物摄入、胃排空和胰腺β细胞的胰岛素分泌
另一个重要的肠道功能是由所谓的潘氏细胞发挥的，这些细胞产生防御素并保护免受入侵病原体的侵害
因此，肠功能障碍与多种疾病有关就不足为奇了，如慢性炎症、结肠直肠癌和糖尿病，影响着全世界数百万人
你关于肠道干细胞的最新研究中最重要的发现是什么？ 夏嫣·伯特切尔:我们加深了对肠道干细胞如何不断更新并以前所未有的单细胞分辨率产生特殊细胞类型的理解
因此，我们现在能够描述每个肠细胞的潜在祖细胞群，并且我们已经表明，对于每个谱系，肠干细胞产生单一谱系祖细胞
此外，我们发现了一种特殊的肠道干细胞生态位信号通路(称为Wnt/平面细胞极性通路)，调节肠道干细胞自我更新和谱系决定
这是非常重要的，因为我们知道肠道干细胞可以无限期地更新和维持肠道功能和组织屏障
那些是人类每天产生的六米长的上皮和一亿多个细胞！此外，这些细胞分化成每一种细胞类型
因此，这种自我更新或谱系说明过程失败导致慢性疾病的风险相当高
使用一个更专业的术语，我们能够描绘一个详细的肠干细胞谱系树，并识别新的生态位信号
为了获得这些突破性的结果，我们使用不同的报告小鼠品系，结合全基因组和靶向单细胞l基因表达分析，对罕见肠道谱系进行时间分辨谱系标记，以分析肠道干细胞谱系决定
与费边·泰斯在亥姆霍兹·慕尼黑大学的计算生物学家团队一起，我们分析了60，000个肠细胞
为了分析这个数据集，我们利用新开发的机器学习技术来自动识别基因表达空间中的分支谱系和关键影响因素
这些发现广泛适用，对癌症、炎症、结肠炎以及肥胖和糖尿病同样重要
如何将这些新知识转化为治疗方法？ 黑科·李克特:这项研究挑战了当前的范式，我们提高了对肠干细胞自我更新、异质性和谱系募集的理解
我们可以利用这些基础知识来描绘慢性疾病期间肠道干细胞谱系分配和分化的变化
由此产生的见解将使我们能够通过靶向谱系祖细胞来开发针对这些疾病的特定疗法，例如再生在疾病发展过程中丢失的特定细胞的形成，或者识别和根除肠癌干细胞
具体来说，在我们的研究所，我们将致力于糖尿病研究
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