在醫學領域，肝臟疾病一直是威脅人類健康的重要難題。從常見的病毒性肝炎，到複雜的代謝相關脂肪性肝病、肝纖維化等，這些疾病的治療都面臨著諸多挑戰。而肝臟類器官作為研究肝臟發育和疾病的重要體外模型，近年來受到了越來越多的關注。想象一下，如果能在實驗室裡精準模擬人體肝臟的結構和功能，那對於深入瞭解肝臟疾病的發病機制、開發新的治療方法，將有著不可估量的意義。
近期，Adv Sci發表了一項重要研究High-Throughput Formation of Pre-Vascularized hiPSC-Derived Hepatobiliary Organoids on a Chip via Nonparenchymal Cell Grafting為肝臟類器官的研究和應用帶來了新的突破。這項研究由眾多科研人員共同完成，他們開發了一種創新策略——非實質細胞移植（NCG），成功實現了在不影響肝臟上皮細胞特化的情況下，大規模製備預血管化的人肝膽類器官（vhHBOs），為組織工程和再生醫學提供了新的技術路徑。
傳統方法在構建含有內皮細胞的肝臟類器官時困難重重。共培養策略會因非實質細胞培養因素影響肝臟實質細胞的分化和穩態，難以生成具有複雜層次結構的肝臟類器官；而共分化策略則面臨著控制內皮細胞比例和成熟狀態的挑戰。
此次研究的核心就是開發的非實質細胞移植（NCG）策略。研究人員利用微加工六邊形緊密排列腔陣列（mHCPCA）晶片，在無基質膠的環境中，將人誘導多能幹細胞（hiPSCs）分化為人類前腸幹細胞（hFSCs），進而培育出人類肝膽類器官（hHBOs）。
在研究結果方面，取得了一系列令人矚目的成果：
1. 確定最佳內皮細胞移植時間：研究發現，在肝臟成熟階段（第18天）移植內皮細胞，能使綠色熒光蛋白標記的人臍靜脈內皮細胞（GFP+HUVECs）在hHBOs中的整合效率達到最佳。此時，hHBOs中內皮細胞標記物CD31的mRNA表達顯著上調，GFP+HUVECs的覆蓋面積百分比和發芽比例都大幅增加，且對肝臟特化沒有不良影響，有效促進了hHBOs的預血管化。
圖 1：預血管化人肝膽類器官（vhHBOs）內皮細胞移植的研究
2. 間充質細胞移植的積極作用：間充質細胞移植對vhHBOs有著多方面的積極影響。它降低了vhHBOs在大小和圓度上的表型異質性，使組織更加均勻。同時，間充質細胞顯著促進了內皮細胞向hHBOs的侵入和發芽，增加了血管相關指標，如平均血管長度、血管端點數量和血管連線點數量，顯著提升了血管生成潛力。
3. vhHBOs功能與特性的驗證：vhHBOs在功能上表現出色，其關鍵成熟肝臟標記基因的表達與對照組無顯著差異，具備攝取和釋放吲哚菁綠（ICG）、分泌白蛋白和合成尿素的能力，還能積累脂質，這表明vhHBOs功能成熟，且間充質細胞不會影響hHBOs的成熟過程。轉錄組分析顯示，非實質細胞移植對肝臟基因表達譜影響較小，但在vhHBOs中促進了血管發育和細胞遷移相關基因的表達。
圖 3：vhHBOs的表徵
4. 體內移植效果顯著：將vhHBOs移植到小鼠體內後，它們能與小鼠的血管網路整合，並自我組織成類似天然肝組織的肝區和膽管結構，這充分證明了vhHBOs在修復受損肝臟和膽管組織方面的巨大潛力。
這項研究透過非實質細胞移植策略製備的vhHBOs，不僅能大量生產，而且尺寸均勻，具備修復肝臟組織和膽管損傷的雙重能力，為肝臟移植中肝臟和膽管損傷的治療帶來了新的希望。相信在未來，隨著研究的不斷深入，這一成果將為肝臟疾病的治療開闢新的道路，讓更多深受肝臟疾病困擾的患者受益。
參考文獻：
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
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