人源血管类器官与胰岛细胞组装体体外长期增强胰岛素分泌：为1型糖尿病移植治疗提供新策略

为解决胰岛移植后血管化不足导致的功能衰退问题，研究人员开展人源血管类器官(BVOs)与胰腺胰岛共培养组装体的研究。该研究证实组装体可自主组织融合并维持胰岛素分泌功能长达14天(n=5供体)，分泌谱显示促血管生成因子(IL-8/SDF-1α)上调。该模型为糖尿病机制研究和移植策略优化提供了新型体外平台。

　　

在1型糖尿病治疗领域，胰腺胰岛移植被视为最具潜力的治疗策略之一，但临床实践仍面临重大挑战——其中最关键的就是移植后的血管化问题。生理状态下，胰岛组织拥有丰富的微血管网络，其血流量高达外分泌胰腺的5倍。然而在移植过程中，供体胰岛的微血管网络（包括小动脉、毛细血管和小静脉）会在分离过程中被破坏，导致移植后胰岛存活率仅25%-50%。由于新生血管形成需要数天至数周时间，在此期间缺乏血供的胰岛只能依靠扩散作用获取氧气和营养，极易发生中央缺血性坏死。

虽然研究人员已尝试多种改善策略，包括选择替代移植部位和利用生物工程方法构建预血管化胰岛，但现有方法多采用人脐带来源的内皮细胞，缺乏维持血管功能必需的壁细胞。近年来，类器官技术的突破性进展为这一领域带来新希望。特别是自组织三维人源血管类器官(blood vessel organoids, BVOs)的成功培育，其具备连续基底膜、血管内皮细胞和与壁细胞的有序连接，完美模拟了人类微血管的功能、形态和分子特征。更令人兴奋的是，组装体(assembloid)技术的出现使得多种类器官或细胞类型的整合成为可能，这为构建更接近生理状态的胰岛-血管复合体提供了技术基础。

在此背景下，由Emily Tubbs和Xavier Gidrol领导的研究团队在《Cell Reports》上发表了创新性研究成果。他们成功将人源血管类器官与胰腺胰岛共培养，构建出功能增强的胰岛-血管组装体。该研究不仅证实了组装体可长期维持胰岛素分泌功能，还揭示了其潜在的分子机制，为改善胰岛移植疗效提供了新的解决方案。

研究人员采用多项关键技术开展本研究：首先从人诱导多能干细胞(iPSC)分化获得血管类器官(BVOs)；使用来自5名 deceased donors 的人胰岛组织（由法国三家医疗中心提供）；通过光片荧光显微镜(LSFM)进行三维结构观察；采用葡萄糖刺激胰岛素分泌(GSIS)功能检测；利用细胞因子阵列分析分泌谱。

Generation of assemboloids

研究人员将单个胰岛与单个BVO配对共培养，发现第三天开始出现吞噬现象，第七天完成完全融合。通过ImageJ软件量化分析显示，组装体的面积和最小费雷特直径(MinFeret)在14天内显著增加(**p<0.005)，证实了两类组织的成功整合。光片荧光显微镜三维成像显示，CD31标记的血管网络与胰高血糖素标记的胰岛细胞形成了紧密的空间联系，证明胰岛已成功嵌入血管类器官内部。

Assembloids improve islet functionality

功能实验结果显示，与单独培养的胰岛相比，组装体中的胰岛在葡萄糖刺激下维持了更好的胰岛素分泌功能。特别值得注意的是，单独培养的胰岛在14天内功能显著下降(p=0.022)，而组装体中的胰岛功能却保持稳定。到第14天时，组装体中胰岛的功能显著优于单独培养的胰岛(p=0.0008)。为排除基质胶的影响，研究人员还设置了对照组，证实单独的基质胶对胰岛功能无改善作用。

Assembloids increase angiogenesis cytokines

细胞因子阵列分析揭示了组装体的优势机制：与单独培养条件相比，组装体显著上调了多种与血管生成相关的细胞因子，包括IL-8、SDF-1α、VCAM-1和MCP-1。这些因子已知能促进血管形成和细胞存活。特别是SDF-1α，它由胰岛内的微血管内皮细胞表达，能促进胰腺β细胞存活。此外，BVOs单独分泌的VEGF-A、MMP-9、GDF-15等因子也有助于血管化和基底膜形成。

研究结论强调，这种新型胰岛-血管组装体成功维持了胰岛的胰岛素分泌功能，解决了体外培养中胰岛功能逐渐衰退的难题。讨论部分指出，虽然目前BVO生成仍需胶原I-基质胶基质，但该策略相比传统的微血管片段(MVFs)共移植方法具有明显优势：无需胰岛解离和重聚集，避免了由此带来的功能损伤，且融合效率高，无逃逸现象。

该研究的重大意义在于：首先，为胰岛移植提供了一种高效的预血管化策略，有望提高移植后胰岛存活率和功能持续性；其次，建立了可模拟体内微环境的新型体外模型，为糖尿病机制研究和药物筛选提供了平台；最后，结合iPSC技术，未来可能实现患者特异性BVO与异体胰岛的联合移植，为个性化治疗开辟新途径。研究人员也指出，下一步需通过体内实验验证组装体在血液循环条件下的功能表现，并探索在器官芯片中进行灌注培养的可能性，以进一步模拟生理环境。

这项研究不仅为1型糖尿病细胞治疗带来了新的希望，也展示了类器官和组装体技术在再生医学中的巨大应用潜力，标志着我们在模拟人体复杂器官相互作用的道路上迈出了重要一步。