肝类器官在实验室突破中生长出功能性血管

Liver organoids grow functional blood vessels in lab breakthrough

科学家们成功培育出了带有功能性血管的肝类器官，这可能为血友病和肝病的新疗法开发铺平道路。

来自辛辛那提儿童医院（Cincinnati Children’s Hospital）及其在日本的合作伙伴的研究人员成功培育出了具有内部血管的肝组织。这项最新进展不仅能显著改善血友病及其他凝血障碍患者的治疗选择，还推动科学更接近于生成适合移植的肝组织。研究结果发表在《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）上，由辛辛那提儿童医院干细胞与类器官研究中心（CuSTOM）商业创新总监竹部貴典博士（Dr Takanori Takebe）领导。该研究还汇集了东京科学研究所（Institute of Science Tokyo）、西奈山伊坎医学院（Icahn School of Medicine at Mount Sinai）以及武田制药公司（Takeda Pharmaceutical Co.）的专家。

“我们的研究在理解并复制肝脏发育过程中复杂的细胞相互作用方面迈出了重要一步，”竹部博士表示，“能够生成功能性窦状血管，为模拟广泛的人体生物学和疾病、治疗凝血障碍等提供了新的可能性。”

突破血管障碍

迄今为止，制造功能性全尺寸类器官的主要障碍之一是缺乏内部系统，如神经和血管。这一最新突破通过引入不仅正确形成而且在生长组织内有效运作的血管克服了这一难题。

研究人员将人类多能干细胞分化为CD32b+肝窦内皮祖细胞（iLSEP）。这些祖细胞——即可以分化为特定类型的细胞——随后通过一种新颖的倒置多层气液界面（IMALI）培养系统进行培养。该系统使它们能够自组织成复杂的肝组分，包括肝内胚层、隔膜间充质以及动脉和窦状血管祖细胞。

“部分成功的原因在于不同细胞类型作为‘邻居’共同生长，它们彼此自然交流以完成下一步发育，”东京科学研究所的第一作者斎木典和博士（Dr Norikazu Saiki）解释道。

关键发现

• 功能性人类血管：研究团队创造了“具有功能性窦状特征的灌注血管”，这意味着它们形成了由适当细胞类型排列的空心通道，以促进血液流动。
• 凝血障碍的纠正：肝类器官成功产生了四种凝血因子，其中包括血友病A患者缺失的因子VIII。在模拟血友病的小鼠模型中，类器官产生的因子VIII逆转了严重出血。
• 更广泛的应用潜力：IMALI培养方法为其他类器官生成器官特异性血管打开了大门，可能彻底改变再生医学领域。

血友病和肝病的新疗法方向

在美国，约有33,000名男性患有血友病，其中大多数为血友病A。这种遗传性疾病会导致慢性关节出血、疼痛，并带来脑出血引发癫痫或瘫痪等严重风险。尽管存在治疗方法，例如凝血因子注射，但约20%的血友病A患者对这些疗法产生抗性。

“这些先进的肝类器官可以分泌这些凝血因子，”竹部博士表示，“如果能够大规模生产，它们可能成为一种可行的治疗来源，造福那些已产生抑制剂或不适合基因治疗的患者。”

此外，肝衰竭患者也会出现凝血因子缺乏，增加手术风险。一个分泌因子的类器官工厂——即实验室培养的、持续生产和释放治疗性蛋白质的类器官——也可以为这些患者提供支持。

展望未来，研究人员希望进一步推进这项技术，以生成复杂的肝组织，或许有一天可以帮助修复甚至替代受损的人类肝脏。

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