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本文由荷兰皇家艺术与科学院 (KNAW) 胡布雷希特研究所和乌得勒支大学医学中心Hans Clevers团队的科研人员10月17日在线发表于Science杂志。原文衔接请点击文章最后的阅读原文。
人类肠内分泌细胞传感器的描述和功能验证
文章创新点
全面的EEC传感器映射：该论文详细描绘了人类肠内分泌细胞（EEC）传感器的分布，拓展了我们对胃肠道（GI）细胞在激素调节中作用的认识。通过结合单细胞转录组分析和使用人类类器官的功能验证，论文深入解析了不同受体如何调控激素分泌（如GLP-1），这对代谢疾病的研究至关重要。
使用人类组织和类器官：该研究区分了人类胃EEC，并整合了胃和肠道类器官的研究协议，超越了以往主要基于小鼠或仅专注于肠道类器官的研究。胃类器官的生成为研究注入了新维度，尤其是对罕见的胃EEC亚型的分析，使得对GI EEC的研究更加完整。
全EEC标志物发现（CD200）：CD200作为全EEC表面标志物的发现是一个重要进展，这使得能够更好地分离并进行不同区域的人类GI EEC的深度转录组分析，克服了之前研究这些罕见细胞的困难。
EEC中GPCR的功能筛选：该论文引入了一种针对G蛋白偶联受体（GPCR）功能的新型筛选方法，使用人类EEC中22种受体的功能丧失突变来确定这些受体的作用。这种功能性方法将受体活动与特定的激素分泌联系起来，提供了潜在治疗靶点的洞见，特别适用于糖尿病和肥胖等病症。
蛋白质组和转录组数据整合：通过将转录组数据与蛋白质组分析（包括细胞内和分泌的肽类）结合，验证了这些传感器的功能性，为研究结果增加了深度和严谨性，提升了生物学相关性。
潜在的治疗应用：该研究通过识别和验证控制人类激素分泌的多个GPCR，提出了新的治疗可能性，特别是在操控激素释放以治疗代谢疾病方面。这可能引发口服小分子药物的开发，成为GLP-1类似物等现有治疗方法的替代方案。
这些创新使该研究区别于之前的研究，尤其在以人类为中心的研究方法、受体功能验证以及在代谢疾病治疗中广泛的应用潜力方面具有重要意义。
文章解析
背景肠内分泌细胞（EECs）是位于胃肠道（GI）中的罕见上皮细胞，能够响应营养刺激分泌激素。这些激素（如胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和胃抑制肽（GIP））在调节代谢过程中发挥关键作用，包括控制食欲、胰岛素敏感性、肠道蠕动和黏膜免疫。由于EEC细胞的稀有性、跨物种差异以及存在不同亚型，EECs的研究较为困难。此前的研究主要集中在小鼠模型或小肠类器官上，导致对人类EEC生物学的理解，尤其是在胃中的EEC研究存在不足。本研究旨在通过使用先进的类器官系统、转录组分析和功能筛选，绘制并功能验证人类EEC中存在的受体（传感器）。
技术方法
类器官分化：通过过表达NEUROG3（一种对EEC分化至关重要的转录因子），生成人类胃类器官，从而诱导胃EEC分化，与小肠类器官协议互为补充。
全EEC标志物发现：研究发现CD200作为全EEC表面标志物，使得能够高效分离并进行人类胃、小肠和结肠组织中的EEC转录组分析。
功能验证：通过基因编辑技术在类器官中引入22个受体（主要是G蛋白偶联受体GPCRs）的功能丧失突变，研究这些受体缺失的类器官在不同配体刺激下的激素分泌情况（如GLP-1、5-羟色胺5-HT和生长激素释放肽GHRL）。
转录组和蛋白质组分析：研究结合了大规模RNA测序和蛋白质组分析，绘制了EEC的激素表达和受体分布图。
结果与讨论
胃EEC分化：通过NEUROG3过表达，成功分化出人类胃类器官中的关键EEC亚型。这些细胞在受到刺激时能够分泌激素如5-羟色胺和生长激素释放肽。
全面EEC图谱：通过使用CD200作为标志物，作者生成了人类胃、小肠和结肠EEC的高分辨率单细胞转录组图谱，揭示了区域特异性的激素表达模式。
GPCR功能筛选：研究发现了一些关键的GPCR如MC1R、CasR、ABCC8和GALR2，它们是调节激素分泌的主要受体。功能筛选揭示了这些受体如何特定调控GLP-1、5-羟色胺和生长激素释放肽的分泌，提供了潜在的治疗靶点。
意外发现：研究还发现了一些新型GPCR，如响应黑寡妇蜘蛛毒素的ADGRL1/2，能够调节激素分泌。此外，胆汁酸受体GPBAR1被证明能够控制GLP-1的释放，将饮食成分与激素调节联系在一起。
该研究为通过靶向EEC传感器调控激素分泌以治疗代谢疾病（如糖尿病和肥胖症）提供了新的干预途径。CD200作为人类EEC标志物的发现是一个重要进展，使得能够更详细地研究这些细胞在正常和病理条件下的功能。此外，GPCR的功能验证提供了对这些受体如何影响肠道激素分泌的机制性理解，为开发能够激活这些传感器的新药物提供了机会，特别是通过靶向局部激素分泌（如GLP-1）作为当前系统性激素模拟物疗法的替代方案。
研究的局限性
ECL细胞分化的缺乏：尽管NEUROG3的过表达诱导了多个胃EEC类型的分化，但研究人员未能生成分泌组胺的肠嗜铬样细胞（ECL细胞），这限制了胃EEC图谱的完整性。
类器官模型的局限性：虽然类器官在很大程度上模拟了体内组织的某些特性，但它们可能无法完全复制人类胃肠道中复杂的细胞相互作用。例如，某些受体在类器官中的表现与组织样本中有所不同。
体内验证：尽管类器官中的功能筛选和受体验证提供了关键见解，但需要进一步的体内研究来确认这些发现及其在人类生理学中的相关性，特别是在药物开发方面。
该研究在理解人类EECs方面迈出了重要一步，为通过调控激素分泌治疗代谢疾病提供了潜在的治疗靶点。
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