一碗米饭、一杯牛奶、一份膳食补充剂，吃进体内后，它们究竟如何被吸收、代谢？又如何影响我们不同器官的健康？这些关乎国计民生的基础问题，一直是食品营养科学领域的核心挑战。近日，上海交通大学公共卫生学院王慧/何牮团队在中文核心期刊《食品科学》上发表了题为《类器官技术在营养评价中的应用》的专题论述，系统阐释了被誉为“下一代黄金模型”的类器官技术在破解上述难题中的巨大潜力与应用前景。该综述指出，这项生物技术的革命性进展，正引领食品营养评价从传统的“动物实验+人群统计”模式，迈向高度仿生、可预测个性化的精准新时代。

突破瓶颈：从“平面”到“立体”，营养学研究迎来新范式

传统的营养评价方法长期依赖于二维细胞模型和动物实验。然而，二维细胞无法模拟人体器官的复杂三维结构和新陈代谢，而动物模型与人类存在显著的物种差异，其结果在预测人体反应时往往存在不确定性。人类临床试验虽是金标准，但成本高昂、周期漫长，且受伦理因素制约。

“我们迫切需要一种能够更真实反映人体生理反应的模型，来填补从细胞、动物到人体临床试验之间的鸿沟。”论文第一作者、上海交通大学公共卫生学院何牮副研究员指出，“类器官技术的出现，恰逢其时。”

类器官，被科学家们形象地称为“培养皿中的微型器官”，是一种利用干细胞在体外培育出的三维结构。它能够自发组织、分化，高度模拟真实器官的复杂结构和关键功能，如同一个微缩版的肠道、肝脏、甚至大脑。论文通信作者、上海交通大学公共卫生学院王慧教授强调：“与传统模型相比，类器官的最大优势在于其高度的生理相关性。它不仅能表现出器官的特有功能，还包含了多种细胞类型，为我们提供了一个前所未有的、动态观察营养物在‘人体内’行为的窗口。

精准洞察：类器官如何重塑营养评价的“六大场景”

类器官技术正在营养学研究的多个前沿领域展现出“多面手”的卓越能力，其应用场景深刻而广泛：

揭秘营养吸收的“黑箱”过程：肠道是营养吸收的主要场所。利用肠道类器官，研究人员可以直观地“看到”脂肪酸、维生素、矿物质等营养素是如何被肠上皮细胞识别、转运和吸收的。例如，研究已利用类器官模型揭示，SLC39A8基因缺陷会损害肠道对锰元素的吸收，这为理解某些炎症性肠病与微量元素代谢异常的关系提供了新线索。

评估功能性食品的“真实功效”：对于市场上琳琅满目的益生元、膳食纤维补充剂、植物多酚等功能性食品成分，其宣称的健康益处是否真实？类器官提供了一个高效的验证平台。研究表明，菊粉能刺激肠道类器官产生具有抑制食欲作用的激素PYY；从辣木叶中提取的水提物能有效保护结肠类器官免受炎症因子攻击。这些发现为功能性食品的开发提供了坚实的体外实验证据。

模拟食物过敏的“第一现场”：食物过敏是如何发生的？类器官模型让科学家能够精细地重现这一过程。综述中提到，研究通过类器官发现，猕猴桃的主要过敏原Act d 1可以破坏肠道上皮细胞的紧密连接，引发炎症反应。这为了解过敏原如何突破肠道屏障、启动免疫应答提供了分子层面的细节。

守护“舌尖上的安全”：在食品安全领域，类器官正成为毒性评价的利器。团队引用的研究显示，食品添加剂“日落黄”会抑制肠道类器官的健康增殖和分化；而广泛存在于食品包装材料中的全氟/多氟烷基物质（PFAS），在脑类器官中能诱发出类似阿尔茨海默病的神经毒性。这为更早期、更精准地评估食品添加剂和污染物的健康风险提供了强大工具。

探索“肠-脑轴”的神秘对话：吃下去的食物如何影响情绪和认知？利用脑类器官，科学家们正在揭开“肠-脑轴”的神秘面纱。令人惊叹的研究发现，叶酸可以通过特定信号通路，减轻高糖环境对前脑类器官中神经元造成的损伤；而维生素A则扮演着抗氧化剂和铁死亡抑制剂的角色，对促进神经元的正常发育至关重要。

赋能个性化营养的“梦想”：这是类器官技术最具想象力的应用方向。未来，或许可以简单地获取一个人口腔黏膜细胞或皮肤成纤维细胞，重编程为诱导多能干细胞后，培育出属于他本人的肠道、肝脏类器官。在此基础上，可以测试不同膳食方案、营养补充剂对其“个人专属模型”的效果，从而实现真正的“千人千面”的精准营养建议。

迈向多器官联动与智能化的“营养模拟人生”

尽管前景广阔，团队在综述中也客观分析了类器官技术当前面临的挑战，如培养成本较高、标准化流程有待完善、以及现有模型普遍缺乏血管系统和完整的免疫细胞等。

面对这些挑战，未来的发展方向已然清晰。公共学院院长王慧教授展望道：“未来的研究将聚焦于技术的深度融合。例如，通过‘器官芯片’技术，将肠道、肝脏、大脑等多种类器官连接在一个微流控系统中，模拟营养物在人体内吸收、代谢、并作用于远隔器官的完整旅程。结合3D生物打印、基因编辑、人工智能与多组学分析，我们将能够构建一个高度仿真的‘营养模拟人生’平台，实现对食品营养与健康效应的动态、系统化预测。”

这篇系统性综述，不仅全面梳理了类器官技术在营养评价中的前沿应用，更清晰地勾勒出该领域未来的发展蓝图。这把由尖端生物技术锻造的“微型器官”钥匙，正在开启一扇通往更精准、更个性化营养科学的大门。随着技术的不断成熟与普及，它有望深刻改变食品研发、公共卫生建议制定以及个人健康管理的模式，为提升全民健康水平和生命质量贡献重要的科技力量。展望未来，该团队认为类器官技术的发展将聚焦于多个前沿方向：通过器官芯片技术构建“肠-肝”、“肠-脑”等多器官联通系统，模拟营养物在体内的动态旅程；结合3D生物打印优化类器官结构；利用基因编辑技术构建特定疾病模型；并整合多组学分析与人工智能，对海量数据进行深度挖掘，从而精准解析营养作用机制。尤为值得期待的是其在个性化营养领域的应用前景。未来，或可利用个体自身的细胞培育成类器官，形成“个人专属”的体外模型，用于测试不同膳食方案、营养补充剂的反应，从而为每个人量身定制最适宜的精准饮食策略。

类器官技术作为一项强大的颠覆性工具，正逐步成为食品营养与安全研究不可或缺的核心平台。上海交通大学公共卫生学院团队的综述系统表明，这项技术就像一把精准的钥匙，正在帮助我们更深入、更真实地解锁食物与健康之间的复杂奥秘，有力地推动着营养学研究从“群体性推荐”向“个体化定制”时代迈进，最终将为提升公众健康水平、构建精准营养体系提供更坚实的科学基石。

本文第一作者为上海交通大学医学院单细胞组学与疾病研究中心/公共卫生学院何牮副教授；通讯作者为上海交通大学公共卫生学院王慧教授。研究获得“十四五”国家重点研发计划重点专项的资助。