肝脏类器官的成功培育为医学研究带来了新的希望。研究人员首次成功地在实验室中创造出具有功能性血管网络的肝脏类器官，这一突破性进展解决了长期以来在体外复制肝脏复杂血管系统的难题。这项研究由东京科学研究所（Institute of Science Tokyo）和美国辛辛那提儿童医院医疗中心（Cincinnati Children's Hospital Medical Center）的研究团队共同完成，相关成果发表在2025年6月25日在线出版的《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）期刊上。
在过去的十年中，类器官（organoids）已成为生物医学研究的重要工具。这些在实验室中培育的简化器官可以模拟人体生物学的重要方面，成为研究疾病和测试药物的强大平台。然而，复制真实器官中复杂的血管网络仍然是一个重大挑战，尤其是肝脏，其代谢和解毒功能依赖于高度特化的血管系统。
由于这些限制，科学家们尚未充分挖掘肝脏类器官在研究和治疗肝脏疾病方面的潜力。例如，在血友病A（hemophilia A）这种疾病中，患者的体内无法产生足够的关键凝血因子，目前的治疗方法通常需要昂贵且频繁的注射。理想的长期解决方案是恢复患者自身产生凝血因子的能力，理论上可以通过具有完全功能性血管结构的肝脏类器官实现。
在这项最新研究中，由东京科学研究所综合研究所的武部孝幸（Takanori Takebe）教授领导的研究团队首次成功培育出了包含真实窦状血管网络的肝脏类器官。他们的研究描述了一种新颖的培养方法，使四种不同类型的前体细胞能够自我组织成功能性的肝脏类器官。
研究人员首先建立了一种可靠的技术，从人诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells）中生成肝脏窦内皮前体细胞（LSEPs），这一过程在此前的研究中一直难以实现。他们通过精心设计的培养方案以及对干细胞分化为内皮细胞过程中关键转录变化的及时分析，成功实现了这一目标。
随后，研究团队开发了一种创新的三维培养方法，称为倒置多层气液界面（IMALI）技术，该方法涉及在特殊凝胶环境中排列多种细胞类型。通过IMALI方法培养时，肝内胚层细胞、间质细胞、动脉内皮细胞和LSEPs能够自我组织成直径约3毫米的穹顶状肝脏类器官。
通过详细的基因分析，研究团队发现这些类器官发育出了四种不同类型的血管细胞，其中窦状血管细胞随着时间的推移逐渐占据主导地位。
武部教授表示：“这项技术为在类器官中嵌入特定器官的血管结构提供了一种基础方法，有助于加深对人类生物学和疾病的理解。”
最重要的是，这些类器官能够准确地模拟一些关键的肝脏代谢功能，包括稳定地产生凝血因子。当移植到血友病A小鼠模型中时，类器官显著改善了出血症状，效果持续了长达5个月。在使用来自凝血功能障碍患者的人类血浆样本进行的测试中也取得了良好的结果。
这些发现突显了适当血管化的类器官的真正潜力。武部教授指出：“我们改进的类器官可能支持凝血障碍和终末期肝衰竭的再生治疗的发展，同时也可用于药物发现和疾病建模。”这项技术可能会推动个性化医学的进步，其中从患者自身细胞中培育的类器官可以用于提供定制化治疗，或作为评估药物反应的测试平台。
研究团队计划进一步探索这些肝脏类器官的应用，并评估其在临床使用中的长期稳定性和安全性。未来的研究甚至可能将这项研究的见解扩展到其他类型的类器官。
来源：
Institute of Science Tokyo
参考文献：
Saiki, N., et al. (2025). Self-organization of sinusoidal vessels in pluripotent stem cell-derived human liver bud organoids. Nature Biomedical Engineering. doi.org/10.1038/s41551-025-01416-6.
【全文结束】
