Adv Sci | 上海中医药大学葛广波等开发新型血管化人肝类器官，用于模拟酒精性肝损伤及开发保肝治疗策略

如沐风科研

肝脏类器官已成为疾病建模和治疗开发的变革性工具。然而，它们无法形成功能性多血管网络，极大地限制了它们高保真度复制人类肝脏多维功能的能力。

2025年12月5日，上海中医药大学葛广波、郭兆彬、柏林夏里特医学院Liu Hanyang共同通讯在Advanced Science（IF=14.1）在 线发表 题为“Novel Vascularized Human Liver Organoids for Modeling Alcohol-Induced Liver Injury and Developing Hepatoprotective Therapy”的研究论文。本研究通过在三维（3D）体系中共同培养稳定的人重编程肝细胞样细胞（hrHLs）、内皮细胞（HUVECs）和间充质干细胞（HUMSCs），构建了新型血管化肝类器官（3HLOs）。经优化后，3HLOs 形成了兼具 CD31⁺内皮网络和 CK19⁺胆管结构的血管架构，同时肝脏功能显著增强。

为提升生理相关性，本研究开发了 “芯片 3HLOs” 模型，用于模拟酒精性肝损伤（ALI）的发病机制并筛选保肝药物。体外实验结果与体内观察高度吻合，证实该“芯片 3HLOs” ALI 模型具有良好的生理相关性。在终末期 ALI 小鼠中，皮下植入 3HLOs 可显著减轻肝损伤并促进肝再生，其核心机制是 3HLOs 与宿主微血管建立了功能性吻合。多组学分析显示，3HLOs 可向宿主循环系统分泌人源保肝蛋白，进而调控炎症反应和脂质代谢通路。综上，本研究构建了一个稳定可靠的技术平台，为 ALI 建模、药物筛选及肝再生研究提供了新工具。

肝脏类器官正作为肝病学疾病建模和治疗开发的变革性工具出现。作为三维微肝模型，肝脏类器官提供了一个生理相关且可扩展的平台，弥合了基础研究与临床转化之间的鸿沟，为疾病建模、药物发现、个性化治疗和肝脏修复带来了变革性机遇。在过去几十年里，来自人类原级肝细胞（HPHs）和诱导多能干细胞（iPSCs）的各种肝脏类器官被广泛用于肝病建模、评估肝毒性并推动药物发现。然而，与天然肝脏不同，大多数肝脏类器官缺乏功能性多血管网络，显著限制了其完全复制人类肝脏复杂结构和多维功能的能力。

与其他器官不同，肝脏拥有复杂的多血管结构，这对于高效的物质交换和代谢功能至关重要。这种独特的结构复杂性由复杂、层级组织的血管网络组成，使肝脏区别于其他器官。如此复杂的血管系统对于支持肝脏的多方面功能至关重要。尽管人类肝脏类器官的开发取得了显著进展，但缺乏功能性的多血管网络仍然是复制人类肝脏多维功能的关键限制。这种缺乏严重损害了关键生理过程。为解决这些问题，迫切需要通过创新的生物工程策略开发更具生理意义的血管化肝脏类器官。

此前建立的肝类器官模型无法复刻人类肝脏精密的血管架构和生理功能，主要原因在于缺乏关键非实质细胞（NPCs）或肝细胞与非实质细胞间的相互作用不足⁠。在人类天然肝组织中，非实质细胞约占肝细胞总数的30%，对维持肝脏核心功能发挥着关键作用⁠。非实质细胞的缺失会导致多种功能蛋白表达下调，并损害关键代谢过程。遗憾的是，人原代肝细胞在培养条件下极具脆弱性，而诱导多能干细胞来源的肝细胞样细胞（HLCs）需要专用生长因子和复杂诱导条件。这些限制严重阻碍了人原代肝细胞或诱导多能干细胞与关键非实质细胞建立功能性细胞间通讯⁠。

近期，通过重编程技术获得的人重编程肝细胞样细胞（hrHLs）是一类功能成熟的类肝细胞，为肝脏疾病建模、药物筛选和再生医学提供了巨大潜力。与人原代肝细胞及诱导多能干细胞来源的肝细胞样细胞不同，人重编程肝细胞样细胞无需昂贵且耗时的细胞因子诱导即可展现典型肝脏功能⁠。其内在稳定表达的肝脏转录因子，无需专用生长因子或复杂分化方案，因此能够与非实质细胞构建稳定共培养体系，支持血管网络形成和肝脏核心功能维持⁠。此外，人重编程肝细胞样细胞不表达多能性标志物，显著降低了致瘤风险，为再生治疗提供了更安全的选择。

3HLOs对抗ALI的机制（摘自

Advanced Science

本研究通过共培养人重编程肝细胞样细胞与两种关键非实质细胞（人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和人脐带来源间充质干细胞（HUMSCs）），构建了新型血管化肝类器官模型（3HLOs）。经共培养条件优化后，3HLOs 形成了包含 CD31⁺血管网络和 CK19⁺胆管结构的复杂、具有生理相关性的血管架构。该新型血管化肝类器官展现出显著增强的肝脏功能。值得注意的是，3HLOs 中的功能性多血管网络能够与宿主微血管建立高效吻合，从而形成可灌注的血液供应⁠。基于这些发现，研究进一步构建了更具生理相关性的 “芯片 3HLOs” 平台，用于模拟酒精性肝损伤（ALI）的发病机制并筛选潜在保肝药物。此外，本研究还探究了 3HLOs 作为再生疗法治疗酒精性肝损伤的潜力及其潜在机制。

https://doi.org/10.1002/advs.202511169

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