近日

清华大学航天航空学院邵玥团队

与昆明理工大学白冰团队

北京华大生命科学研究院刘心

国科温州研究院林峰等合作

在人类胃器官早期发育机制

与体外重构研究方面取得重要进展

利用人多能干细胞

首次在体外培养出一种

包含胃底和胃窦双极分布的胃器官发育模型

破解了WNT信号梯度悖论

建立了微尺度组织定向组装技术

实现了对类胃囊中不同谱系的组织模块

独立开展基因编辑

研究成果以

“人胃类器官模拟早期胃发育的

区域图式形成”为题

于9月10日发表于《自然》（Nature）

胃里藏着没发现的“暗信号”？

胃是我们体内一个结构精密的消化器官

胃底和胃窦这两个区域

沿着胃的前后轴方向有序分布

分别承担分泌与消化功能

而这一非对称组织图式

早在胚胎发育第五周（受孕后第5周）

就开始形成了

然而，过去20年来

科学界始终存在一个悖论

经典发育生物学认为

WNT信号沿前-后轴梯度是递增的

并以此调控各器官前后组织图式的分布

但胃的非对称发育必须依赖

沿前-后轴梯度递减的WNT信号梯度

这个“信号梯度悖论”

对传统器官发育理论提出了重大挑战

针对这一挑战

邵玥团队从看似矛盾的信号梯度悖论出发

提出新思路——

胃的前后非对称组织图式发育背后

可能存在一个尚未被发现的

“暗物质”信号源

也就是新型WNT信号中心

为探究这一假说

邵玥团队融合力学、工程学、生物学等

多学科思想和前沿手段

根据仿生学启发

构建出模拟体内器官发育的三维环境

并采用“多谱系协同发育”的策略

利用人多能干细胞

首次在体外培养出了一种

包含胃底和胃窦双极分布的胃器官发育模型

（命名为Gastroid，类胃囊）

该模型重现了早期胃器官

沿前-后轴的非对称组织图式发育

并在分子、细胞、组织学及解剖学等

多个维度上

展现出与人类及小鼠胃发育特征的

高度相似性

研究首次揭示了

神经组织是调控胃器官前后组织图式发育

不可或缺的信号中心

其通过与胃上皮组织协同发育过程中的

非对称几何关系

诱发了沿前-后轴递减的WNT信号梯度

是胃底-胃窦空间图式形成的关键因素

这一发现

不仅解决了WNT信号梯度悖论

也为在体外构建高保真胃器官模型

提供了新的原理和方法

实现独立基因编辑

类胃囊技术呈现巨大潜力

此外

由于人类早期胚胎样本的匮乏

与相关遗传学操作的伦理限制

类胃囊为研究人胃早期发育的调控机制

提供了全新的实验平台

为进一步解析

胃发育中的谱系特异性调控机制

邵玥团队基于类胃囊和神经信号中心理论

提出了“人工信号中心”驱动的

“乐高式”发育重构策略

建立了微尺度组织定向组装技术

实现对类胃囊中

不同谱系的组织模块独立开展基因编辑

研究团队发现

上皮源NR2F2

是决定胃组织非对称图式发育的关键因子

其缺失可导致胃底-胃窦发育失衡

由此提出了胃组织图式

及其发育异常的一个新机制

充分体现了

类胃囊技术在人类器官发育与重构的

基础研究与未来医学应用中的巨大潜力

清华大学航天航空学院生物力学

与医学工程研究所副教授邵玥

昆明理工大学白冰

北京华大生命科学研究院研究员刘心

中国科学院大学温州研究院副研究员林峰

为论文共同通讯作者

清华大学航天航空学院博士后李夏

中国科学院大学温州研究院副研究员林峰

昆明理工大学硕士研究生崔琪琪

为论文共同第一作者

密歇根大学安娜堡分校教授傅剑平

厦门大学教授王乐韵

北京华大生命科学研究院研究员刘龙奇

参与了本项研究

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09508-8

来源｜航院

排版&编辑｜彭稳平

责编｜苑洁

审核｜刘蔚如