新型肠道微生物研究模型——HIO

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当一个生命出生时，大自然为小家伙们的消化系统准备了可用一辈子的无价的馈礼——益生菌。《eLife》新文章表明，人体非常常见的大肠杆菌有助于新生儿肠道内衬排布，能为即将入住的多样化菌群繁殖激增做好准备。

植入了大肠杆菌（绿色）的HIO

大家都知道粪便中的主要细菌是大肠杆菌，它们除了分解食物产生能量，对人体还有什么作用呢？

新闻文章结论，非致病性大肠杆菌能新生肠道从容应对随后到来的微生物，包括稳定有益微生物和攻击有害微生物。这有助于解释肠道微生物与新生儿免疫系统发育的关系，以及帮助寻找罕见新生儿疾病“坏死性小肠结肠炎”的拯救策略。
研究人员的研究对象是最早进入消化道的先驱大肠杆菌，在许多新生儿尿布上都有发现。他们用干细胞培育出微型人体肠壁，即人肠道细胞器（简称human intestinal organoid，HIO）。数千个培养细胞经人工引导生长成具有模仿人体肠道管道中空结构的腔（lumen）。

研究人员让HIO自由生长，模仿子宫中胎儿肠道发育。然后在HIO腔内引入这种大肠杆菌，观察腔道壁细胞表面和腔内空间，随着时间推移，检测引入细菌后的细胞基因激活变化。

结果是，植入大肠杆菌后，腔面的细胞开始成熟，彼此之间联系更加紧密，并产生了覆盖细胞表面的粘液。参与细胞通讯的基因和联系相邻细胞的物理结构变得活跃起来。参与抗菌物质和粘液分泌的基因也被激活，这些物质被运送到细胞表面。还有使细胞适应细菌代谢引起的低氧环境的基因。这些都是成熟的成人肠道标志，使肠道可以更好地的应对炎症、病原物等刺激。

这篇文章不仅揭示了非致病性大肠杆菌对肠道的详细影响，还提供了一系列宿主-微生物相互作用研究的人体肠道模型。

密歇根大学肠胃病学博后研究员、文章一作者David Hill说：“我们还希望用这个模型检查其他不同细菌是否会引起肠道的不同反应，理解为什么这些肠道细菌会对健康产生正面或负面的结果。”

研究团队正准备推出一个“核心”服务为其他研究学者提供HIO模型。