干扰素应答的肠道 BEST4/CA7?细胞：肠道健康的 “隐形卫士”

为探究 BEST4/CA7?细胞的分化与功能，荷兰 Hubrecht Institute 的研究人员构建人肠道类器官模型，发现其在免疫及电解质稳态中起关键作用，该成果有助于理解肠道感染与腹泻机制。

　　

肠道健康 “密码”：BEST4/CA7?细胞的探索之旅

在人体肠道这个神秘的 “小宇宙” 里，无数细胞各司其职，维持着身体的健康平衡。其中，有一类名为 BEST4/CA7?的细胞，虽然数量稀少，却可能藏着肠道健康的重要 “密码”。以往，科学家只能通过单细胞 RNA 测序 “看” 到它们的身影，根据基因表达情况猜测它们或许在电解质平衡中发挥作用，但由于小鼠体内不存在这类细胞，且缺乏合适的人体体外模型，BEST4/CA7?细胞的真实面目一直蒙着一层神秘的面纱，它们的分化过程和具体功能也无人知晓。

与此同时，细菌感染引发的腹泻问题一直困扰着人们。细菌腹泻毒素会打乱肠道上皮细胞的离子吸收和分泌平衡，让大量水分涌入肠道，引发腹泻。而 CFTR（囊性纤维化跨膜传导调节因子）作为一种重要的通道，常常成为腹泻病原体攻击的目标。但在肠道上皮细胞中，BEST4/CA7?细胞作为 CFTR 的高表达者，是否直接参与离子稳态的维持？在细菌感染时，它们的数量会发生变化吗？这些疑问亟待解答。

为了揭开 BEST4/CA7?细胞的神秘面纱，荷兰 Hubrecht Institute 的研究人员踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《Cell Stem Cell》杂志上，为我们理解肠道健康和疾病机制打开了新的大门。

研究人员开展了一系列实验。在实验过程中，他们用到了多种关键技术方法。首先是构建肠道类器官模型，通过对人肠道组织进行体外培养，模拟肠道环境。同时，运用 CRISPR 技术对基因进行编辑，构建基因敲除和敲入的类器官模型，以研究特定基因对 BEST4/CA7?细胞的影响。此外，单细胞 RNA 测序技术（scRNA-seq）也发挥了重要作用，帮助研究人员从单细胞水平分析细胞的基因表达谱，深入了解细胞的特性和功能。

下面让我们一起看看研究人员都有哪些重要发现：

1. 构建含 BEST4/CA7?细胞的人肠道类器官模型：研究人员发现，去除常规培养体系中的自我更新因子，使用 “分化培养基”，能诱导肠道干细胞向多种细胞谱系分化，成功在人肠道类器官中培养出 BEST4/CA7?细胞。通过 qPCR 分析和免疫荧光染色，证实了该细胞的存在。之后，他们还构建了 BEST4/CA7?细胞报告类器官，在 CA7 基因位点敲入 P2A-tdTomato 盒，方便对 BEST4/CA7?细胞进行可视化观察和研究。
2. BEST4/CA7?细胞分化的关键因素：利用报告类器官，研究人员发现 Notch 信号通路对 BEST4/CA7?细胞的分化至关重要。γ- 分泌酶抑制剂 DAPT 阻断 Notch 信号后，BEST4/CA7?细胞的分化也被完全阻断。同时，转录因子 SPIB 也是 BEST4/CA7?细胞分化所必需的，SPIB 基因敲除的类器官中完全没有 BEST4/CA7?细胞。
3. BEST4/CA7?细胞对 IFN-γ 的应答：研究人员通过筛选细胞因子，发现 1 型免疫因子干扰素 -γ（IFN-γ）能使 BEST4/CA7?细胞数量大幅增加。进一步研究表明，IFN-γ 诱导的 BEST4/CA7?细胞扩增是由干细胞 / 暂态扩增（TA）细胞从头分化产生，而非成熟 BEST4/CA7?细胞的自我复制。scRNA-seq 分析显示，IFN-γ 诱导的 BEST4/CA7?细胞与未诱导的细胞在转录组水平相似，但部分与抗原呈递相关的基因表达增加。
4. BEST4/CA7?细胞在电解质稳态中的作用：在人体小肠中，BEST4/CA7?细胞是唯一同时高表达 CFTR 和 GUCY2C 的细胞。研究人员通过类器官肿胀实验发现，BEST4/CA7?细胞是热稳定肠毒素（STa）的主要靶细胞，介导了产肠毒素大肠杆菌（ETEC）感染引起的液体稳态失衡。霍乱毒素（CTX）也能通过作用于 BEST4/CA7?细胞诱导液体分泌，而激活 ADRA2A 信号通路可抑制 CTX 诱导的类器官肿胀，表明 ADRA2A 信号可能是调节 BEST4/CA7?细胞电解质 / 液体稳态的内源性机制。

综合上述研究，研究人员成功建立了含 BEST4/CA7?细胞的人肠道类器官模型，明确了其分化所需的关键信号通路和转录因子，揭示了 BEST4/CA7?细胞作为 1 型免疫应答细胞在细菌感染时对电解质 / 液体稳态的调控作用，确定其为细菌腹泻毒素的细胞靶点。这一研究成果意义重大，不仅为理解肠道上皮细胞的免疫反应和电解质平衡调节机制提供了新的视角，也为开发针对肠道感染和腹泻的治疗策略提供了潜在的靶点和理论依据。不过，目前的研究也存在一定的局限性，如体外类器官模型与体内环境存在差异，还需要进一步研究 BEST4/CA7?细胞在体内对活细菌的反应等问题。未来，随着研究的不断深入，相信我们对肠道健康和相关疾病的认识会更加全面，有望找到更多治疗肠道疾病的新方法。