日本研究人员报告称，在培养基中添加作为法尼醇X受体（FXR）激动剂的胆汁酸，可支持独特干细胞衍生肝类器官的生长和发育。这些三维肝类器官能够持续长期增殖并保留类似肝细胞的特征。其研究成果可能推动未来慢性肝病研究，并带来新的治疗策略。
肝脏在血液中毒素的解毒、支持消化和调节关键代谢过程中起着至关重要的作用。肝脏独特而多样功能的核心是肝细胞——实质肝细胞。近年来，生物技术和细胞培养技术的进步使得从人类诱导多能干细胞（iPSCs）中开发出类似肝细胞成为可能。
目前，这些由iPSC衍生的类似肝细胞（iPS-Heps）被广泛用于药物筛选、疾病建模和再生医学。然而，改变的肝脏特性和较差的长期增殖能力限制了它们在肝病研究中的应用。
为了解决这些局限性，来自日本东京科学研究所（Science Tokyo）的研究人员与东京都医学科学研究所和顺天堂大学合作，在一项新研究中开发了新型的三维（3D）肝类器官。
研究团队包括临床与诊断实验室科学系的梶沼诚教授、胃肠病学与肝病学系的浅叶康弘教授、三好真副教授以及项目研究员清水太郎。他们的研究结果发表在《细胞报告》上。
浅叶在阐述对新型肝类器官需求时表示：“涉及肝硬化和肝细胞癌潜在机制的许多方面仍然模糊不清。为了研究这些疾病状况，需要基于人类肝细胞的系统。”
“然而，很难同时在长期体外培养中维持肝细胞特性并使其增殖。这一限制显著影响了慢性肝病的建模，因为这需要长期观察。”
在他们的研究中，研究人员最初从人类iPSC中开发了二维培养的iPS-Hep细胞。随后，将iPS-Heps嵌入溶解的基底膜中以创建三维培养物。为了支持三维肝类器官的生长和增殖，他们进一步建立了一种新的培养基，称为人iPSC衍生肝类器官（iHO）培养基，其中除了其他生长因子外还含有胆汁酸。
值得注意的是，使用iHO培养基生长的肝类器官具有独特的葡萄状结构形态，并表现出较高的增殖率。另一方面，在没有胆汁酸的情况下生长的类器官主要形成球形和囊状结构。值得注意的是，iPSC衍生的肝类器官可以作为培养物维持三个月以上，同时保留其类似肝细胞的特性。
在开发三维肝类器官后，科学家们将重点转向确定其内在的肝特性。通过对基因表达谱的综合分析，他们揭示了一种与胎儿肝细胞密切相似的独特基因表达谱。
此外，高级基因测序分析的结果表明，法尼醇X受体（FXR）信号在类器官中持续表达类似肝细胞特性的过程中发挥了作用。为了确认FXR信号的影响，研究人员在培养基中添加了FXR抑制剂。添加FXR抑制剂显著减少了培养物中葡萄状类器官的数量。
受到这些发现的启发，研究团队更进一步，成功在类器官中建立了丙型肝炎病毒感染模型。“我们研究中开发的肝类器官具备支持丙型肝炎病毒复制的能力，展示了其在阐明慢性肝病病理生理学方面的广泛应用潜力——这是迄今为止难以研究的领域。”梶沼表示。
东京科学研究所研究人员开发的干细胞衍生肝类器官标志着未来肝病研究新时代的开始，并可能带来新的治疗策略。
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