Adv Sci：芯片“种”出预血管化肝胆类器官！有望像“补丁”一样修复受损肝脏和胆管组织

在医学领域，肝脏疾病一直是威胁人类健康的重要难题。从常见的病毒性肝炎，到复杂的代谢相关脂肪性肝病、肝纤维化等，这些疾病的治疗都面临着诸多挑战。而肝脏类器官作为研究肝脏发育和疾病的重要体外模型，近年来受到了越来越多的关注。想象一下，如果能在实验室里精准模拟人体肝脏的结构和功能，那对于深入了解肝脏疾病的发病机制、开发新的治疗方法，将有着不可估量的意义。

近期，Adv Sci发表了一项重要研究High-Throughput Formation of Pre-Vascularized hiPSC-Derived Hepatobiliary Organoids on a Chip via Nonparenchymal Cell Grafting为肝脏类器官的研究和应用带来了新的突破。这项研究由众多科研人员共同完成，他们开发了一种创新策略——非实质细胞移植（NCG），成功实现了在不影响肝脏上皮细胞特化的情况下，大规模制备预血管化的人肝胆类器官（vhHBOs），为组织工程和再生医学提供了新的技术路径。

传统方法在构建含有内皮细胞的肝脏类器官时困难重重。共培养策略会因非实质细胞培养因素影响肝脏实质细胞的分化和稳态，难以生成具有复杂层次结构的肝脏类器官；而共分化策略则面临着控制内皮细胞比例和成熟状态的挑战。

此次研究的核心就是开发的非实质细胞移植（NCG）策略。研究人员利用微加工六边形紧密排列腔阵列（mHCPCA）芯片，在无基质胶的环境中，将人诱导多能干细胞（hiPSCs）分化为人类前肠干细胞（hFSCs），进而培育出人类肝胆类器官（hHBOs）。

在研究结果方面，取得了一系列令人瞩目的成果：

1. 确定最佳内皮细胞移植时间：研究发现，在肝脏成熟阶段（第18天）移植内皮细胞，能使绿色荧光蛋白标记的人脐静脉内皮细胞（GFP+HUVECs）在hHBOs中的整合效率达到最佳。此时，hHBOs中内皮细胞标记物CD31的mRNA表达显著上调，GFP+HUVECs的覆盖面积百分比和发芽比例都大幅增加，且对肝脏特化没有不良影响，有效促进了hHBOs的预血管化。

图 1：预血管化人肝胆类器官（vhHBOs）内皮细胞移植的研究

2. 间充质细胞移植的积极作用：间充质细胞移植对vhHBOs有着多方面的积极影响。它降低了vhHBOs在大小和圆度上的表型异质性，使组织更加均匀。同时，间充质细胞显著促进了内皮细胞向hHBOs的侵入和发芽，增加了血管相关指标，如平均血管长度、血管端点数量和血管连接点数量，显著提升了血管生成潜力。

图 2：间充质细胞移植对vhHBOs血管化的研究

3. vhHBOs功能与特性的验证：vhHBOs在功能上表现出色，其关键成熟肝脏标记基因的表达与对照组无显著差异，具备摄取和释放吲哚菁绿（ICG）、分泌白蛋白和合成尿素的能力，还能积累脂质，这表明vhHBOs功能成熟，且间充质细胞不会影响hHBOs的成熟过程。转录组分析显示，非实质细胞移植对肝脏基因表达谱影响较小，但在vhHBOs中促进了血管发育和细胞迁移相关基因的表达。

图 3：vhHBOs的表征

4. 体内移植效果显著：将vhHBOs移植到小鼠体内后，它们能与小鼠的血管网络整合，并自我组织成类似天然肝组织的肝区和胆管结构，这充分证明了vhHBOs在修复受损肝脏和胆管组织方面的巨大潜力。

图 4：vhHBOs移植能力的评估

这项研究通过非实质细胞移植策略制备的vhHBOs，不仅能大量生产，而且尺寸均匀，具备修复肝脏组织和胆管损伤的双重能力，为肝脏移植中肝脏和胆管损伤的治疗带来了新的希望。相信在未来，随着研究的不断深入，这一成果将为肝脏疾病的治疗开辟新的道路，让更多深受肝脏疾病困扰的患者受益。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Fan H, Shang J, Li J, et al. High-Throughput Formation of Pre-Vascularized hiPSC-Derived Hepatobiliary Organoids on a Chip via Nonparenchymal Cell Grafting. Adv Sci (Weinh). 2025;12(8):e2407945. doi:10.1002/advs.202407945