Engineering丨李青峰/黄如林团队实现人脂肪组织跨胚层生成功能性类器官

类器官是具有重大应用潜力的未来医疗的技术，传统类器官构建技术依赖细胞层面的复杂操作，通过将组织消化为单细胞，再对这些细胞进行体外扩增与遗传修饰赋予多能性，最终将改造后的细胞重聚为类器官。这种“组织→干细胞→分化细胞→新组织”的间接重构过程，不仅不可逆地损伤细胞所处的微环境，更伴随基因组不稳定性，这些引发的致瘤风险及异体移植的免疫排斥风险，是临床转化的核心瓶颈。

针对这一难题，上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科李青峰教授团队在中国工程院院刊Engineering杂志发表题为Direct Differentiation of Human Adult Adipose Tissue into Multilineage Functional Organoids 的研究，创立“组织→新组织”重编程新范式：在不需要细胞层面的操作条件下，直接激活成人脂肪组织的内源性跨胚层分化潜能，生成多种功能性类器官，推动再生医学从“细胞操作”到“组织直接再生”的范式跃迁。

这一发现具有的三大优势：

1、组织层面重编程：通过机械乳化结合悬浮培养，完整保留脂肪组织中多类细胞的生态位和相互间的协同稳态，实现组织整体命运重编程，规避细胞层面操作导致的基因组不稳定风险；

2、胚层限制被突破：首次将脂肪组织定向分化为：内胚层功能性胰岛类器官（体内逆转糖尿病小鼠的高糖状态）与外胚层神经样组织（TUJ1+/GFAP+阳性率＞85%）；

3、临床安全双保障：重编程全程无细胞多能态和传代的过渡，体内长期试验无致瘤性；患者自体来源的脂肪组织生成功能性类器官，自体移植，形成患者个性化定制安全的再生疗法。

在长期的临床移植观察中发现，脂肪组织远非单纯的储能器官，其本身即是一个蕴含丰富生物活性的动态微系统。脂肪组织在组织层面展现出强大的生理活性：一方面，其固有的脂质储备则提供了重要的能量代谢基础；另一方面，它包含多种具有显著生物活性的细胞组分，赋予其免疫调节、组织修复和分泌功能的潜力。正是基于对脂肪组织在“组织层面”独特双重属性的深刻认识，团队聚焦组织整体结构，开发一种能利用并维持其天然微环境完整性的创新技术。通过处理人皮下脂肪抽吸物，在超低附着培养体系中经悬浮培养，成功促使处理后的脂肪自聚集化，形成具有三维结构的活性微组织。该组织表面富含Ki67阳性增殖态成纤维细胞，细胞外基质（ECM）呈现基质表型转化（层粘连蛋白/纤连蛋白显著增加），DNA含量同步提升。流式细胞术分析显示，4毫米RMF颗粒中间充质干细胞（MSCs；CD45–CD73+CD90+）比例达66.1%，远超天然脂肪组织，同时保留高比例周细胞、内皮祖细胞及天然微环境。单细胞测序鉴定出8个细胞簇，其中脂肪来源干细胞占比97.17%，转录谱与天然脂肪组织高度相似。拟时序轨迹分析揭示特有ASPC-2/3亚群处于中间分化状态，高表达干性基因（SPON2, HTRA1）与分化相关基因，证实三维培养比传统二维扩增更能维持细胞天然表型与再生潜能。

研究证实RMF具有强大的跨胚层分化潜能：经两阶段诱导成功构建的功能性人源化骨髓类器官植入NPSG小鼠皮下后，经历渐进性骨化重塑：第2周形成软骨主导结构，6-12周发育为约30mm³骨化中心（hOssicles），12周时精准模拟天然骨髓微环境——骨小梁旁分布OCN⁺成骨细胞与TRAP⁺破骨细胞，血管周富集CD146⁺基质细胞及LepR⁺ MSCs，人源特异性hNuMA⁺细胞广泛分布于骨/血管/基质体系；其造血支持能力显著优于天然组织，移植人脐血CD34⁺细胞后人CD45⁺细胞嵌合率达67.12%（对照组鼠股骨仅24.55%），HSCs/HPCs数量倍增，体外集落实验中BFU-E/CFU-GM产量显著提升，二次移植证实hOssicles来源hCD34⁺细胞具有更高植入率及HSCs维持能力。

经四阶段定向分化（内胚层→胰腺祖细胞→内分泌祖细胞→β细胞）构建的胰岛类器官在最终阶段获得20.15% CP⁺NKX6.1⁺功能性β样细胞（平均每器官含3000个），葡萄糖刺激下胰岛素分泌量提升3.14倍（0.74→2.31 μIU/10³细胞）；单细胞测序鉴定其含β样（INS⁺）、α样（GCG⁺）、δ样（SST⁺）、γ样（PPY⁺）细胞群，转录谱与天然胰岛高度相似；移植42-48枚类器官至糖尿病模型鼠肾包膜下，两周内血糖恢复稳态并维持12周正常体重，葡萄糖刺激后血清人胰岛素分泌量增加1.6倍且应答加速，移植物血管化程度显著提升（HIF1α⁺细胞减少81.5%），功能性β样细胞比例增至18.63%，实现91天长期血糖调控。

经两阶段神经诱导（FGF-2/EGF培养基形成神经球→谱系分化），神经球阶段Nestin阳性率>85%且部分细胞共表达Ki67及SOX2/PAX6/FOXG1神经转录因子，分化后获得神经元谱系（NeuN⁺TUJ1⁺MAP2⁺）与神经胶质谱系（GFAP⁺S100β⁺）；qRT-PCR全程验证神经球阶段干性基因（PAX6/SOX2/FOXG1/Nestin）表达上调>8倍，神经元分化期标志物（NSE/MAP2/TUJ1/NEFL/NEFM）提升>6倍，胶质分化期基因（GFAP/S100B）上调>5倍，实现脂肪组织向功能性神经样组织的跨胚层转化。该技术体系为血液疾病建模、糖尿病细胞治疗及神经修复提供了三大新平台。

本文通讯作者为上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科李青峰教授、澳门科技大学张康教授，第一作者为团队成员黄如林教授、杨京博士、阎羽欣博士。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.eng.2025.06.031

制版人：十一

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