小肠类器官（SIOs）作为研究肠道生物学的体外模型，能在排除干扰因素的情况下探究生物调节剂对原代上皮细胞的直接影响，不过现有培养条件下的人类小肠类器官（hSIOs）仍存在不足，细胞类型多样性和三维结构无法完全模拟人体小肠组织，尤其难以产生大量出芽结构，成熟潘氏细胞稀少甚至缺失，其分化机制也有待揭示。在此背景下，” Optimized human intestinal organoid model reveals interleukin-22-dependency of paneth cell formation”揭露IL - 22 通过 PI3K/AKT/mTOR 轴诱导潘氏细胞分化，为肠道疾病治疗提供潜在靶点。
    此前， IL-22 在肠道生理病理中的作用存在诸多争议，其对肠道干细胞及组织再生的影响尚无定论，研究人员通过优化人类小肠类器官（hSIO）培养体系，精准探究 IL-22 对各类上皮细胞，尤其是对小肠干细胞和潘氏细胞的作用机制，明确 IL-22 虽不促进肠道再生，但却是潘氏细胞形成的关键诱导因子，本文建立的优化培养方案，可使 hSIO 形成大量带成熟潘氏细胞的出芽结构，模拟人体小肠隐窝的细胞异质性和分化动态，为研究肠道生理病理提供了更有效的模型，推动了肠道疾病机制研究和潜在治疗靶点的探索。
    潘氏细胞是肠道先天免疫的重要组成部分，其分泌的抗菌肽不仅能直接抵御病原体，还参与调节肠道的免疫平衡。在机体受到病原体感染时，潘氏细胞分泌的抗菌肽可以限制病原体的生长和扩散，减少炎症反应的发生，潘氏细胞给小肠干细胞提供必要的生态位信号，激活相应的细胞信号通路，维持小肠干细胞的正常功能，促进上皮细胞的更新和修复，保障小肠类器官的正常发育。
 
传统hSIO培养方案的缺点：
1、细胞组成和功能模拟不完整：
前体细胞比例过高，难以自发产生潘氏细胞等功能性细胞、无法完整模拟体内小肠组织的细胞组成和功能特征。
2、干细胞自我更新与分化失衡：
难以同时实现干细胞自我更新和多向分化，在增殖能力和细胞多样性之间难以平衡，可能导致筛选结果不准确，无法真实反映药物对正常肠道组织的作用，因为药物对不同细胞类型的影响在失衡的培养体系中无法准确体现。
3、培养条件复杂且均一性差：
部分培养方案步骤繁琐，需要分步骤进行分化，操作复杂，不利于大规模培养和高通量实验 ，导致类器官培养的效率和可重复性不佳。
 
IL-22—诱导潘氏细胞分化的关键因子:
IL-22（IL-22）在肠道生理病理过程中扮演着复杂且存在争议的角色，它由免疫细胞产生并作用于上皮细胞，在肠道再生、屏障保护等过程，但在炎症性肠病（IBD）中的作用尚未明确 。研究者通过开发两步培养法，模式化培养hSIO，利用单细胞RNA（scRNA-seq）测序发现两步法能重现人体小肠小肠隐窝的细胞异质性和分化动态。创建三敲入报告细胞系（如DEFA5-IRES-DsRed、CHGA-IRES-iRFP670、MUC2-mNeonGreen）借助活细胞成像仪与共聚焦协同观测到添加IL-22后潘氏细胞出现，且主要位于芽基部，与体内小肠隐窝的位置相符。 IL-22不利于hSIO长期培养
scRNA-seq对比添加和不添加IL-22的成熟培养基中培养的hSIO，发现IL-22能增加ISC（肠道干细胞）比率，减少活细胞总数，IL-22在hSIO的长期培养中具有有害作用，不促进细胞增殖。 减少了类器官出芽并增加了细胞死亡，表明 IL-22 在 hSIO 的长期培养中具有有害作用。  
PI3K （LY294002）、AKT （MK-2206）、Rapamycin（mTORi）三种抑制剂，研究者发现Rapamycin（mTORi）几乎完全阻断了IL-22诱导的潘氏细胞分化。 活细胞成像如何改写研究范式
荷兰Hubrecht研究所的Clevers团队利用活细胞成像，连续72小时捕捉了肠道类器官从单细胞到空腔结构的全过程。他们发现，Wnt信号通路激活驱动了隐窝-绒毛结构的自发形成，这一过程此前仅能通过理论推测。通过延时成像，团队首次观察到特定细胞群的定向迁移和极性建立，为肠道发育异常疾病（如先天性巨结肠）提供了机制线索。 技术亮点：
1、采用低光毒性光片显微镜（Light-sheet microscopy），减少长期成像对细胞活性的影响。
2、结合荧光报告系统（Wnt/β-catenin通路荧光标记），实时可视化信号传导路径。
3、活细胞成像技术正将类器官从静态模型转化为动态生命系统的“实况转播平台”。随着技术的迭代，我们有望在单细胞层面解析器官发育、疾病演进和药物作用的每一帧细节。未来，这项技术或将成为精准医学的“第三只眼”，照亮从基础研究到临床应用的最后一公里。
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He GW, Lin L, DeMartino J, et al. Optimized human intestinal organoid model reveals interleukin-22-dependency of paneth cell formation [published correction appears in Cell Stem Cell. 2022 Dec 1;29(12):1718-1720. doi: 10.1016/j.stem.2022.11.001.]. Cell Stem Cell. 2022;29(9):1333-1345.e6.