近日，美国辛辛那提儿童医院医学中心研究人员在 Nature 子刊 nature biotechnology 杂志发表研究胃肠道免疫的类器官新工具，将来源于多能干细胞的人类肠道类器官（HIOs）移植到具有人源化免疫系统的小鼠的肾囊中，成功建立了具有功能性人体免疫组织的下一代 HIOs 体内模型。
一直以来，缺乏免疫系统都是类器官研究不可回避的局限，该文章为建立免疫化类器官模型提供了一种新方法[1]。
类器官研究的热度一直居高不下，但体外培养类器官并不是一件易事。今天就来聊一聊类器官培养中必不可少的细胞因子-Wnt 蛋白。
一、Wnt 信号通路：为何类器官研究离不开 Wnt
类器官是由多能干细胞（PSC）或成体组织干细胞（ASCs）建立的三维结构。类器官体外培养系统包括一个可以自我更新的干细胞群，该细胞群可分化为多个器官特异性的细胞类型，拥有与对应的器官类似的空间组织，并能够重现对应器官的部分功能。
从类器官的定义中可以看到，体外类器官的产生离不开干细胞的生长、发育、成熟。Wnt 通路信号是一种重要的干细胞信号通路，参与多种细胞类型的分化，包括心肌细胞和肠上皮细胞。而经典的 Wnt 信号通路— Wnt/β-catenin 途径，则调控着干细胞的多能分化、器官的发育和再生。
二、Wnts 如何支持各种类器官培养
（1）肠道类器官
2009 年是类器官领域革命性的一年，类器官研究界的先驱 Hans Clever 及其团队 Sato 等人从小鼠小肠隐窝分离出单个 Lgr5+ 干细胞，以体外基质膜提取物为 3D 支撑的培养环境中，通过加入表皮生长因子（EGF）、骨形态发生蛋白拮抗剂（Noggin）、Wnts 及 R-Spondin1（Wnt 信号激活）等细胞因子，培养后可观察到小肠绒毛-隐窝结构。这些类器官是空心小球，内部具有完整的肠道上皮结构，而且含有所有种类的肠上皮功能细胞，包括肠上皮细胞、肠内分泌细胞、杯状细胞、潘氏细胞和 Lgr5+ 干细胞，这意味着体外肠类器官成功构建[2]。
图 1 单个 Lgr5+ 干细胞连续培养生长状态[2]
注：数字为培养的天数
（2）心脏类器官
2021 年 Hofbauer 等报道成功开发了人诱导多能干细胞（hiPSC）来源的心脏类器官[3]。
通过加入心脏发育的关键信号通路因子（激活素 Activin、骨形态发生蛋白 BMP、成纤维细胞生长因子 FGF、视黄酸 retinoic acid 和 Wnt），使 hiPSC 细胞来源的心脏类器官经历图形化和形态发生以形成空腔，这种类器官可分化出单独的心肌层和内皮层，并与迁移和分化的心外膜相互作用，从而模拟早期的心腔发育。自组织心脏类器官可以展示心肌、内皮和心外膜等部位形态发生及细胞分化的过程，为研究人类心脏发生和先天性心脏病的发生机制提供了一个强有力的系统。
图 2 第 7.5 天的心脏类器官冷冻切片，显示了腔体和心肌细胞特异性标记物 TNNT2 的表达[3]
（3）其他类器官
除肠道类器官和心脏类器官外，Wnts 还支持很多其他类器官类型被成功建立，包括胃类器官[4]、肝脏类器官[5]等。
三、经典 Wnt 信号通路的主要配体 Wnt3a 蛋白
Wnt 家族是一个高度保守、富含半胱氨酸的分泌蛋白大家族，该家族的蛋白在正常发育过程中起重要作用。目前发现的 Wnt 分泌蛋白主要有两种类型，其一是依赖 β-catenin 的经典 Wnt 信号通路，其中 Wnt 3a 是经典 Wnt 信号通路的主要配体。Wnt3a 通过 Frizzled（FZD）受体家族和 LRP5/6 共受体发出信号，来调节基因表达和多种细胞行为[6]。
近岸蛋白可以提供高纯度，高活性，低内毒素的 Wnt3a V3 蛋白（货号：C22R），并在类器官平台验证其促进类器官生长的功能。
产品特点：
（1）高纯度、高活性
（2）低内毒素（< 10 EU/mg，低于行业平均水平）
（3）高批间一致性
（4）不含载体蛋白
（5）现货供应
（6）多种包装规格任意挑选：10 ug、50 ug、500 ug、1 mg
数据展示：
（1）产品活性
通过在 HEK293T 人胚胎肾细胞中诱导 Topflash 报告基因活性的能力来测量。ED50 为 71.45 ng/ml。
（2）小鼠肠道类器官培养体系的建立
用 EGF（Cat#C029）、Wnt3a（Cat#C22R）、Noggin（Cat#C028）和 R-Spondin 1（Cat#CX83）培养小鼠肠道类器官。培养 5 天后，类器官表现出良好的形态和出芽率。
（3）小鼠胃类器官培养体系的建立
用 EGF（Cat#C029）、Wnt3a（Cat#C22R）、Noggin（Cat#C028）、R-Spondin 1（Cat#CX83）和 FGF-10（Cat#CR11）培养小鼠胃类器官。类器官表现出良好的形态。
（4）经验证如下因子：IGF1（#C023）、 Wnt3a（#C22R）、 R-spondin 1（Cat#CX83）、FGFb（#C046）、FGF8b（#C798）、FGF10（#CR11）、Shh（#C089）和 Noggin（Cat#C028）可成功用于人垂体瘤类器官培养体系的建立。
近岸蛋白提供类器官体外培养所需的多种低内毒素细胞因子：
参考文献
[1] Bouffi C, et al. In vivo development of immune tissue in human intestinal organoids transplanted into humanized mice. Nat Biotechnol. 2023 Jan 26.
[2] Sato T, et al. Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche. Nature. 2009 May 14;459(7244):262-5.
[3] Hofbauer P, et al. Cardioids reveal self-organizing principles of human cardiogenesis. Cell. 2021 Jun 10;184(12):3299-3317.e22.
[4] Bartfeld S,et al. In vitro expansion of human gastric epithelial stem cells and their responses to bacterial infection. Gastroenterology. 2015 Jan;148(1):126-136.e6.
[5] Jeong J, et al. Elimination of Reprogramming Transgenes Facilitates the Differentiation of Induced Pluripotent Stem Cells into Hepatocyte-like Cells and Hepatic Organoids. Biology (Basel). 2022 Mar 23;11(4):493.
[6] Nusse R et al. Wnt/β-catenin signaling, disease, and emerging therapeutic modalities. Cell (2017) .
