Interleukin-2 induces the in vitro maturation of human pluripotent stem cell-derived intestinal organoids.
Interleukin-2 induces the in vitro maturation of human pluripotent stem cell-derived intestinal organoids.
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DOI：
10.1038/s41467-018-05450-8
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发表时间：
2018-08-02
影响因子：
16.6
通讯作者：
Son MY
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jung KB;Lee H;Son YS;Lee MO;Kim YD;Oh SJ;Kwon O;Cho S;Cho HS;Kim DS;Oh JH;Zilbauer M;Min JK;Jung CR;Kim J;Son MY
人类多能干细胞 (hPSC) 衍生的肠道类器官 (hIO) 形成组织为隐窝和绒毛结构域的 3D 结构，使其成为研究人类肠道发育和疾病的出色体外模型系统。然而，hPSC 衍生的 hIO 仍然需要体内成熟才能完全重现成人肠道，但成熟机制仍不清楚。在这里，我们证明与人 T 淋巴细胞共培养可诱导 hIO 的体外成熟，并确定 STAT3 激活白细胞介素 2 (IL-2) 是诱导成熟的主要因素。暴露于 IL-2 的 hIO 与成人肠上皮非常相似，并且成熟肠道标志物的表达水平相当，并且肠道特异性功能活性增加。即使在体内植入后，体外成熟的 hIO 仍保持其成熟状态。我们的研究结果表明，STAT3 信号传导可以在体外诱导 hIO 成熟，从而避免了动物模型和体内成熟的需要。人类多能干细胞衍生的肠道类器官 (hIO) 是研究肠道发育和疾病的有用模型，但它们需要在体内成熟以类似于成人组织。在这里，作者表明 T 淋巴细胞衍生的 IL-2 通过激活 STAT3 在体外诱导 hIO 成熟。
Human pluripotent stem cell (hPSC)-derived intestinal organoids (hIOs) form 3D structures organized into crypt and villus domains, making them an excellent in vitro model system for studying human intestinal development and disease. However, hPSC-derived hIOs still require in vivo maturation to fully recapitulate adult intestine, with the mechanism of maturation remaining elusive. Here, we show that the co-culture with human T lymphocytes induce the in vitro maturation of hIOs, and identify STAT3-activating interleukin-2 (IL-2) as the major factor inducing maturation. hIOs exposed to IL-2 closely mimic the adult intestinal epithelium and have comparable expression levels of mature intestinal markers, as well as increased intestine-specific functional activities. Even after in vivo engraftment, in vitro-matured hIOs retain their maturation status. The results of our study demonstrate that STAT3 signaling can induce the maturation of hIOs in vitro, thereby circumventing the need for animal models and in vivo maturation. Human pluripotent stem cell-derived intestinal organoids (hIOs) are a useful model with which to study intestinal development and disease, but they require in vivo maturation to resemble adult tissue. Here, the authors show that T lymphocyte-derived IL-2 induces hIO maturation in vitro through the activation of STAT3.
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