科学家们来自辛辛那提儿童医院（Cincinnati Children's）及日本的研究团队报告称，在类器官技术领域取得了重要进展——成功生产出能够生成自身内部血管的肝组织。这项重大突破可能为血友病及其他凝血障碍患者提供新疗法，同时使受损肝脏患者的移植修复组织研发更进一步。
这项研究由辛辛那提儿童医院干细胞与类器官研究中心（CuSTOM）商业化创新总监竹部贵纪博士（Takanori Takebe, MD, PhD）领导，于2025年6月25日在线发表在《自然生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）期刊上。共同作者包括东京科学研究所（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，后者也为研究提供了资金支持。
竹部博士表示：“我们的研究在理解和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。生成功能性肝窦血管的能力为模拟广泛的人体生物学和疾病、治疗凝血障碍等开辟了新可能性。”
什么是类器官？
15年来，辛辛那提儿童医院及其他许多机构的研究人员一直在实验室中尝试培养人体器官组织。这些组织已成为医学研究的重要工具，并可能很快发展到足以直接用于修复受损器官的复杂程度。
这一复杂过程涉及将诱导多能干细胞（iPSCs）置于特殊凝胶中，以促使干细胞生长为特定类型的组织。这些干细胞可以是通用型的，也可以来自具有特定健康状况的个体，并在开始培养前进行基因编辑。
自2010年专家在此开发出首个由iPSCs培养的功能性肠道类器官以来，辛辛那提儿童医院一直是类器官研究的领导者。此后，CuSTOM已扩展至包含16个研究部门的37个实验室，各团队正在改进类器官技术，并利用类器官揭示各种疾病和状况的新见解。
克服挑战
直到最近，实验室培养的类器官尺寸一直受到根本限制，因为它们缺乏连接器官与身体其他部分的重要组织，例如神经和血管。
本研究描述了研究团队如何克服血管化障碍。实验耗时近十年完成。
最终，项目成功将人类多能干细胞分化为CD32b+肝窦内皮祖细胞（iLSEP）。随后，团队使用倒置多层气液界面（IMALI）培养系统，支持iLSEP细胞自我组织为肝内胚层、隔膜间充质、动脉及肝窦四重祖细胞。
使用iLSEP祖细胞作为构建模块的优势在于其专属于肝脏。其他一些试图为类器官添加血管化的研究依赖“完全分化”的动脉内皮细胞，而这些细胞在器官中的功能可能不如来自该器官的祖细胞。
位置和时机对于实现初始血管形成也至关重要。
该研究的第一作者、东京科学研究所的佐木典和博士（Norikazu Saiki, PhD）表示：“成功部分归因于不同细胞类型被培养为邻居，它们自然地彼此交流并完成下一步发育步骤。”
研究关键发现：
迈向血友病和肝衰竭治疗的重要一步
在美国，估计有33,000名男性患有血友病。大多数人患的是A型血友病（因子VIII缺乏症），而较小一部分人患B型血友病（因子IX缺乏症）。
这种疾病会导致关节反复出血，进而引发慢性疼痛和活动受限。血友病还使手术风险增加，并使其他伤口更难愈合。当出血影响大脑时，还可能导致癫痫发作和瘫痪。
血友病的治疗方法是注射商业制备的浓缩物以补充缺失的凝血因子。然而，人类血液中含有十几种不同的凝血因子，目前尚无可用的人类蛋白来源可补充缺失的凝血因子V或XI。此外，约20%的A型血友病患者对标准治疗产品产生抑制剂。
竹部博士表示：“这些先进的肝类器官可以分泌这些凝血因子。如果能够大规模生产，它们可能成为一种可行的治疗来源，从而造福那些已经产生抑制剂或不适合基因治疗的患者。”
与此同时，经历急性或慢性肝衰竭的患者也无法产生足够的凝血因子供应，这使其在手术期间面临更高的出血并发症风险。一个分泌凝血因子的类器官‘工厂’也可能帮助这些患者。
从长远来看，日益复杂的肝类器官可能最终提供修复组织，帮助病变肝脏自我修复。
关于研究
本研究的辛辛那提儿童医院共同作者包括岩泽健太郎博士（Kentaro Iwasawa, MD, PhD）和温迪·汤普森博士（Wendy Thompson, PhD）。辛辛那提儿童医院的综合形态学核心实验室和多能干细胞与类器官核心实验室亦有贡献。
研究资金来源包括武田制药公司、京都大学iPS细胞研究与应用中心（CiRA）、三菱基金会，以及日本科学技术振兴机构（JST）的资助。
这项工作还得到了美国国立卫生研究院（NIH）主任新创新奖、P30 DK078392、R01DK135478，以及辛辛那提儿童医院研究基金会的CURE奖项的支持。
(全文结束)