每隔三到五天，人類腸道內的所有細胞都會被替換。這種細胞的不斷補充有助於腸道內壁抵禦食物通過消化道時造成的損害。這種細胞的快速更替依賴於腸道幹細胞，它產生了腸道中發現的所有其他類型的細胞。最近的研究表明，這些幹細胞受到飲食的嚴重影響，飲食可以幫助它們保持健康或刺激它們變成癌症。

麻省理工學院的Omer Yilmaz的研究深入探討了飲食在影響腸道幹細胞方面的作用，影響了整體健康。他的研究結果表明，低卡路里飲食可以有抗衰老和抗腫瘤的作用，而高脂肪飲食可能導致幹細胞增加，可能促進癌症。這些見解可以幫助改善胃腸道健康和癌症預防策略。

“禁食和限制熱量等低熱量飲食可以有抗衰老作用和抗腫瘤作用，我們想了解這其中的原因。另一方面，導致肥胖的飲食可以促進衰老的疾病，如癌症，”麻省理工學院生物學副教授Omer Yilmaz說。

過去十年來，Omer Yilmaz一直在研究不同的飲食和環境條件如何影響腸道幹細胞，以及這些因素如何導致癌症等疾病。

他說，這項工作可以幫助研究人員開發新的方法，通過飲食干預或模仿某些飲食的有益作用的藥物來改善胃腸道健康：”我們的發現提出了一種可能性，即禁食干預措施，或模仿禁食效果的小分子，可能在改善腸道再生方面有作用。”

Yilmaz在很小的時候就對疾病和醫學產生了興趣。他的父親從事內科工作，伊爾馬茲在放學後花了大量時間在他父親的辦公室，或在他父親看病的醫院裡跟在後面。

由於知道自己想從事醫學工作，伊爾馬茲申請並被密歇根大學的八年制學士和醫學博士課程錄取。作為一名本科生，這使他可以自由地探索感興趣的領域，而不必擔心申請醫學院的問題。在主修生物化學和物理學時，他在蛋白質折疊領域進行本科研究。

在醫學院的第一年，Yilmaz意識到他錯過了做研究，所以他決定申請密歇根大學的醫學/博士課程。在他的博士研究中，他研究了造血幹細胞，並確定了新的標誌物，使這種細胞更容易從骨髓中分離出來。在完成博士和醫學博士後,他曾想過直接進入研究領域,跳過醫學實習,但最終在馬薩諸塞州綜合醫院做了病理實習。在此期間，他決定將研究重點從造血幹細胞轉向胃腸道中的干細胞。

Yilmaz說：”消化道似乎非常有趣，因為與骨髓相比，我們對消化道幹細胞的身份知之甚少。我知道，一旦消化道幹細胞被確定，就會有很多有趣的問題，它們如何對飲食作出反應，以及它們如何對其他環境刺激作出反應。”

為了深入研究這些問題，Yilmaz在懷特黑德研究所(Whitehead Institute)做了博士後研究，在那裡他開始調查幹細胞、新陳代謝、飲食和癌症之間的聯繫。

由於腸道幹細胞的壽命很長，它們更有可能積累基因突變，使其容易變成癌症。在懷特黑德研究所，伊爾馬茲開始研究不同的飲食如何影響這種對癌症的脆弱性，當他在2014年加入麻省理工學院時，他將這一主題帶到了他的實驗室。

他的實驗室一直在探索的一個問題是，為什麼低卡路里飲食往往具有保護作用，包括促進長壽–這一現像已經在許多動物和人類的研究中看到。

在2018年的一項研究中，他的實驗室發現，24小時禁食能極大地提高幹細胞的再生能力。這種效果在年輕和年老的小鼠身上都能看到，這表明即使在年老時，禁食或模仿禁食效果的藥物也能產生有益的效果。

在另一方面，Yilmaz也對為什麼高脂肪飲食似乎會促進癌症的發展，特別是結直腸癌的發展感興趣。在2016年的一項研究中，他發現當小鼠食用高脂肪飲食時，會引發腸道幹細胞的數量明顯增加。同時，一些非干細胞群體的行為開始類似於乾細胞。這些變化的結果是，幹細胞和非干細胞都能在高脂肪飲食狀態下產生腫瘤。

為了幫助這些研究，Yilmaz的實驗室已經開發出一種方法，利用小鼠或人類腸道幹細胞在細胞培養中生成微型腸道或結腸。然後，這些”器官”可以在一個非常受控的環境中接觸到不同的營養物質，使研究人員能夠分析不同的飲食如何影響該系統。

最近，他的實驗室調整了該系統，使他們能夠擴大研究範圍，包括免疫細胞、成纖維細胞和其他幹細胞微環境中的支持性細胞的作用。Yilmaz說：”如果我們只關註一種細胞類型，那將是我們的失職。”我們正在研究這些不同的飲食干預措施如何影響整個乾細胞鄰域。”

雖然Yilmaz大部分時間都在麻省理工學院管理他的實驗室，但他每年也會抽出6至8週的時間在MGH工作，他是一名副病理學家，專注於胃腸道病理學。

他說：”我喜歡我的臨床工作，它總是提醒我關於我們所做研究的重要性。在顯微鏡下看到結腸癌和其他消化道癌症，看到它們的複雜性，使我想起了研究的重要性。”