Nat Biomed Eng：科学家成功培育出“自供血”肝脏组织，血友病患者新希望

来源：100医药网 2025-07-03 10:17

在一项具有里程碑意义的研究中，由辛辛那提儿童医院、西奈山伊坎医学院、东京科学研究所和武田制药公司组成的国际研究团队在类器官技术领域取得了重大突破：他们成功培养出能够自行生成内部血管的肝脏组织。这一创新不仅为血友病及其他凝血障碍患者带来了新的治疗希望，也为肝脏受损患者的组织修复提供了新的可能性。

相关研究结果发表在《Nature Biomedical Engineering》杂志上，论文通讯作者为辛辛那提儿童医院干细胞与类器官研究与医学中心（CuSTOM）商业创新主任Takanori Takebe博士。

类器官技术的突破

类器官是通过诱导性多能干细胞（iPSC）在实验室中培养出的三维组织结构，能够模拟真实器官的微观结构和功能。尽管类器官技术在过去十年中取得了显著进展，但如何在类器官中生成与器官特异性匹配的血管系统一直是科学界的难题。传统的类器官培养方法由于缺乏血管支持，其尺寸和功能受到严重限制。

Takebe及其团队通过近十年的研究，成功开发出一种创新的倒置多层气液界面（IMALI）培养系统。这一系统能够支持人类多能干细胞分化为肝窦内皮前体细胞（iLSEP），并进一步自组织形成具有功能性窦状血管的肝脏类器官。这些窦状血管不仅能够模拟真实肝脏中的血管结构，还能够支持肝脏细胞的成熟和功能发挥。

实验流程与关键结果

研究团队首先通过精确的细胞分化技术，将人类多能干细胞定向分化为CD32b+肝窦内皮前体细胞（iLSEP）。这些iLSEP细胞在IMALI培养系统中，与肝内胚层前体细胞、隔膜间充质前体细胞、动脉前体细胞和窦状四重前体细胞共同培养，形成了复杂的三维肝脏类器官（HLBO）。这些类器官不仅包含了多种类型的肝细胞，还形成了由不同内皮细胞组成的血管网络，包括中央静脉样内皮细胞和窦状内皮细胞。

通过单细胞RNA测序和RNA速度分析，研究团队揭示了类器官中内皮细胞的发育轨迹，发现iLSEP细胞能够分化为具有功能性的窦状内皮细胞，并通过Wnt2信号通路促进肝细胞的成熟和血管网络的形成。实验结果显示，这些类器官能够分泌多种凝血因子，包括血友病A患者缺乏的第八因子（FVIII），并且在体外和体内模型中均显示出良好的凝血功能。

在模拟血友病的小鼠模型中，移植了这些类器官后，小鼠的出血时间显著缩短，凝血功能得到显著改善。这表明，这些类器官不仅能够生成功能性血管，还能够有效纠正血友病A的病理特征。

iLSEP细胞的定向分化和鉴定

临床应用前景与未来展望

这一研究的临床应用前景广阔。首先，这些先进的肝脏类器官能够分泌多种凝血因子，为血友病及其他凝血障碍患者提供了潜在的治疗来源。特别是对于那些对标准治疗产生抑制物或不适合基因治疗的患者，这种类器官技术可能成为一种重要的替代疗法。

其次，这项技术为肝脏受损患者的组织修复提供了新的可能性。随着类器官技术的不断成熟，未来可能通过培养更大的肝脏组织来帮助修复受损的肝脏，甚至实现肝脏的自我修复。此外，这种类器官技术还可能用于开发个性化的治疗方法，通过使用患者自身的细胞来培养类器官，从而减少免疫排斥反应。

Takebe博士表示： 我们的研究在理解和重现肝脏发育过程中发生的复杂细胞相互作用方面迈出了重要的一步。生成功能性窦状血管的能力为广泛的人类生物学和疾病建模以及治疗凝血障碍等开辟了新的可能性。

总的来说，这项研究不仅在基础科学领域取得了重大突破，也为临床医学带来了新的希望。通过进一步优化培养技术和扩大生产规模，这些肝脏类器官有望在未来的医疗实践中发挥重要作用，为血友病和肝衰竭患者带来新的治疗选择。（100yiyao.com）

参考文献：

Norikazu Saiki et al, , Nature Biomedical Engineering (2025). DOI: 10.1038/s41551-025-01416-6.