在类器官培养实验中，研究者们常常面临干细胞自我更新过度的问题，导致细胞类型单一，分化受限；或者干细胞过度分化，增殖能力不足，难以维持类器官的长期培养。更重要的是，生物体内的器官也需维持增殖与分化的平衡，如果类器官的增殖与分化无法有效控制，就无法真实模拟生物体内的器官功能。那么，如何有效平衡类器官的增殖与分化呢？

近期在《Nature Communications》上发表的一项研究成果为这一挑战提供了新的思路。研究团队开发了一种新型肠类器官培养系统，该系统能够在单一培养条件下快速实现干细胞生长，同时促进细胞的多样性，尽可能达到干细胞自我更新与分化之间的平衡。研究团队的核心理念是：增强类器官的分化潜能即是增强类器官干细胞的分化能力。

为了建立兼具细胞多样性和高增殖能力的类器官培养系统，首先团队利用CRISPR-Cas9技术构建LGR5-mNeonGreen报告系统，筛选出能够显著提高LGR5+干细胞比例的小分子组合，并验证在相应培养条件下的细胞多样性与体内器官的相似性。随后，在筛选出的最佳小分子组合条件下，通过添加抑制剂和其他小分子调节干细胞的分化与增殖之间的平衡，从而最终获得兼具高增殖能力和细胞多样性的现代人类小肠类器官（hSIO）系统。

基于这样的研究思路，科研人员通过建立“干性”增强的类器官系统、小分子功能分析以及信号通路分子调节等方法，对特定小分子和细胞因子的组合进行了深入分析，从而发现可以增强细胞多样性分化的组合，以及增强特定细胞分化的信号分子组合，并初步探究了关键小分子的作用机制。

显然，平衡类器官的增殖与分化并非易事，需要从分子层面深入分析类器官培养系统，以便更好地接近生物体内的真实器官，实现理想的实验结果。

团队研究方法概述

建立“干性”增强的类器官系统

研究团队利用CRISPR-Cas9技术构建LGR5-mNeonGreen报告系统来标记LGR5+干细胞，并优化小分子与生长因子的组合，以模拟干细胞在体内的生态环境。其中，发现曲古霉素A（TSA或T，HDAC抑制剂）、2-磷酸-l-抗坏血酸（pVc或p，维生素C）与CP673451（CP或C，PDGFR抑制剂）的组合（统称TpC）能够显著增加LGR5阳性细胞的比例。

在TpC条件下产生多样化和可塑性的细胞类型

单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析显示，TpC系统生成的类器官在组成和结构上与体内器官高度相似，支持类器官内动态和可塑性的肠道细胞群的生成，展现出多谱系的潜力与细胞可塑性。

小分子在系统建立中的关键作用

通过流式细胞术、免疫荧光染色、RT-qPCR及scRNA-seq分析细胞标记物的表达变化，确认了各小分子的作用机制。研究发现，TSA可通过靶向HDAC-MBD-NuRD复合物增强LGR5干细胞的维持，iBET-151则可逆地促进细胞增殖，并抑制向分泌细胞的分化。

施加特定信号调节分子以实现类器官谱系转变

通过调节Wnt、Notch与BMP等信号通路，能够可逆地使细胞从分泌型转变为增强增殖的肠上皮细胞，或单向分化为特定的肠道细胞类型。这一发现将推动我们对类器官的研究和应用，助力生命科学的发展。

在这个过程中特别值得一提的是，尊龙凯时提供的全套类器官培养试剂及基质胶培养基将为研究者们的实验提供强有力的支持，助力类器官研究不断取得突破。