胚胎发育研究已成功指导了人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞（PSCs）定向分化为特定器官细胞类型。例如，人类PSCs已被分化为肝细胞和胰腺内分泌细胞的单层培养物，这些细胞在肝病和糖尿病的动物模型中显示出治疗效果。然而，在体外生成复杂的三维器官组织仍然是转化研究的主要挑战。本研究建立了一个稳健且高效的过程，通过模拟胚胎肠道发育的时间序列生长因子操作，将人类PSCs定向分化为肠道组织。该过程包括：激活素诱导的定型内胚层形成、FGF/Wnt诱导的后肠内胚层模式化、后肠特化和形态发生，以及促进肠道生长、形态发生和细胞分化的促肠道培养系统。由此产生的三维肠道“类器官”由极化的柱状上皮组成，该上皮被模式化为绒毛样结构和表达肠道干细胞标志物的隐窝样增殖区。上皮包含功能性肠细胞以及杯状细胞、潘氏细胞和肠内分泌细胞。利用该培养系统作为研究人类肠道发育的模型，我们发现WNT3A和FGF4的联合活性是后肠特化所必需的，而单独的FGF4足以促进后肠形态发生。我们的数据表明，人类肠道干细胞在发育过程中从头形成。我们还确定，NEUROG3（一种在肠内分泌病中发生突变的前内分泌转录因子）在体外对人类肠内分泌细胞发育既是必要的也是充分的。PSC来源的人类肠道组织将允许对人类肠道发育和疾病进行前所未有的研究。