胰腺由內分泌室和外分泌室組成。雖然內分泌胰腺有胰島，但佔胰腺總體積90%以上的外分泌胰腺含有導管上皮 （~5%） 和腺泡上皮 （~85%） ，外分泌室是胰腺炎和胰管腺癌 （PDAC） 的起源部位。在體外培養中維持人類腺泡和導管細胞存在困難，導致我們對包括胰管腺癌 （PDAC） 在內的人類胰腺疾病的發生和進展的理解有限。

在最近一項研究中，來自美國哈佛大學的Senthil K。 Muthuswamy團隊報告了

從人類幹細胞來源的胰腺祖細胞 (PP) 細胞中產生胰管樣或腺泡樣器官結構的嘗試，用於模擬外分泌胰腺的發育和疾病。

相關結果近期發表在《Cell Stem Cell》雜誌上。

（圖片來源：DOI：https：//doi。org/10。1016/j。stem。2021。03。022）

在該研究中，作者首先系統地篩選了多種因子和小分子的組合，最佳化誘導PP細胞嚮導管或腺泡係指定的類器官分化的方案。他們透過啟用成纖維細胞生長因子 （FGF） 、表皮生長因子 （EGF） 、非典型WNT家族和維甲酸途徑以及抑制HDAC、典型WNT家族和ALK5途徑，促進了導管樣類器官的細化。

另一方面，透過啟用典型的WNT、FGF和皮質醇通路以及抑制hedgehog、NOTCH家族、骨形態發生蛋白 （BMP） 和ALK5通路，促進腺泡樣器官樣體的細化。在特定培養條件下，腺泡和導管類器官形成率分別為6。57%、0。23%和1。7%、0。24%（n = 3）。所形成的導管類器官較大，囊性，可見中空腔；腺泡樣體小，無可見腔，成球形，類器官被極化，頂端有許多分泌囊泡，這些小泡與已報道的成熟人腺泡細胞中存在的最尖端區域性酶原顆粒並不類似，但它們與12- 14周大的人胎兒胰腺中觀察到的酶原顆粒前體相似。

示意圖

在成功培養類器官的基礎上，作者使用單核RNA （snRNA） 測序作為兩個類器官譜系之間分子差異的無偏倚評估，從PP細胞和第8天的腺泡和導管類器官中獲得單核轉錄組，在兩個細胞簇共享的共同基因中，導管類器官和祖細胞表現出最大的重疊，表明腺泡類器官與祖細胞區別更大。

研究發現，一些經典的外分泌譜系標誌物，包括SOX9、HNF1B、CEL、PNLIP、CTRB1和CTRC，在不同培養型別中平均表達的趨勢與類器官分化一致，但在細胞組之間沒有統計學差異。他們透過評估snRNA分析中檢測到的前20個差異上調或下調基因在人類胰腺中的定位，發現CALN1、CRID2、DLG2和LRP1B在腺泡樣器官中富集，其定位模式與人胰腺腺泡細胞一致，而在導管樣器官中富集的SLC4A4、ANXA4、C8orf34和MAGI1在人胰腺導管細胞中富集，其定位模式與人胰腺導管細胞一致。

可以看出，導管類器官和腺泡類器官的分化途徑不同。另外，透過計算新生兒資料集的腺泡和導管類器官與腺泡和導管細胞的皮爾遜相關係數，證明腺泡細胞和新生兒外分泌胰腺的高相關性以及與成人導管中表達的基因的低代表性，他們的幹細胞來源的類器官可能代表更多的新生兒狀態。

接下來就是監測腺泡樣和導管樣結構中已識別的導管和腺泡標記物的表達和功能分化。導管樣器官類表達高水平的胰腺導管標記物SOX9和碳酸酐酶II （CAII） ，而這些在腺泡樣器官類中不可見或非常低。相比之下，腺泡樣類器官表達胰腺腺泡標記物PTF1A和糜蛋白酶C （CTRC） 的水平高於導管樣器官。作者用10 mM forskolin處理類器官2小時，以監測腫脹的變化，可以發現，導管樣而非腺泡樣器官樣顯示腔隙明顯擴大。事實上，已經證明Forskolin可以誘導囊性纖維化跨膜電導調節 （CFTR） 依賴的管腔擴張，而CFTR表達缺失CFTR失活突變體的細胞對Forskolin治療無效。導管樣器官和腺泡樣器官對Forskolin治療的差異反應顯示了譜系特異性功能。

HESC來源的導管樣和腺泡樣器官樣的單細胞分析以及譜系標記物的表達和功能讀數

基因組研究表明，超過80%的胰腺上皮內瘤變 （PanIN） 存在KRAS突變，並與侵襲性PDAC相關，而KRAS突變是PDAC癌前病變中最常見的基因組變化。以脫氧土黴素誘導的方式在PP細胞中表達GNASR201C和KRASG12D，發現KRAS和GNAS的啟用突變具有譜系傾向性。KRAS在腺泡細胞中更有效，而GNAS在導管上皮中更有效。

雖然KRASG12D在培養中能夠誘導腺泡和導管細胞的增殖，但在體內，腺泡細胞比導管細胞更能促進癌變的形成。與IPMN起源於導管上皮的觀點一致，導管腺孔透過與IPMN腫瘤病變相關的形態和粘蛋白 （MUC2） 的表達變化，對GNASR201C的表達產生強烈反應。腺泡細胞中GNASR201C的表達未能誘導MUC2的表達，這與之前的研究一致，即腺泡特異性的GNASR201C在小鼠模型中的表達不足以啟動PDAC。瞭解調節這一譜系趨向性的機制和工程基因合作事件來模擬PDAC的起始和進展將為胰腺癌的起始調節事件提供重要的洞見。

體內研究方面，作者發現在DOX的作用下，67%（7 / 10）的表達KRASG12D的導管樣器官樣體移植小鼠表現出廣泛的生長模式，100%（10 / 10）表達KRASG12D的腺泡樣器官樣體移植小鼠在體內顯示了不同的生長模式，這些結果表明，兩種型別的類器官都可以在體內生長，重現了胰腺腫瘤發生的不同階段，腺泡樣的類器官可以產生更侵襲性的病變。

本文原始出處：Ling Huang， Ridhdhi Desai， Daniel N。 Conrad， et al。， Commitment and oncogene-induced plasticity of human stem cell-derived pancreatic acinar and ductal organoids， Cell Stem Cell， 2021， ISSN 1934-5909，

https：//doi。org/10。1016/j。stem。2021。03。022。

TAG: 導管器官胰腺細胞腺泡