人肾上腺皮质类器官实现组织再生与疾病建模新突破

《Stem Cell Reports》：Human adrenocortical organoids for tissue regeneration and disease modeling

本研究针对原发性肾上腺皮质功能不全缺乏有效细胞替代疗法的临床难题，建立了可扩增的3D人肾上腺皮质类器官（ACO）培养体系。该模型成功模拟了束状带细胞特征，具备ACTH调控的皮质醇分泌功能，并在肾上腺切除小鼠模型中验证其组织再生与激素替代治疗潜力。同时通过引入PRKACA L206R热点突变构建了库欣综合征疾病模型，为肾上腺疾病机制研究和再生医学应用提供了创新平台。

　　

肾上腺作为人体重要的内分泌器官，通过分泌醛固酮、皮质醇等激素维持生理稳态。然而原发性肾上腺皮质功能不全（Primary Adrenal Insufficiency）患者面临终身激素替代治疗的困境，传统糖皮质激素补充疗法易因剂量控制不当引发高血压、肥胖等并发症。更棘手的是，由于物种特异性差异（如人类以皮质醇为主要糖皮质激素，而啮齿类动物主要产生皮质酮），动物模型难以真实模拟人类肾上腺功能，严重阻碍了疾病机制研究和再生疗法开发。

针对这一挑战，南昌大学与复旦大学附属中山医院联合团队在《Stem Cell Reports》发表最新研究，首次成功建立具有长期扩增能力的人肾上腺皮质类器官（Adrenocortical Organoids, ACOs）培养体系。该模型不仅保留功能性皮质细胞谱系特征，更在动物实验中展现出替代肾上腺功能的潜力，为再生医学提供了新的解决方案。

关键技术方法

研究团队通过机械消化法处理临床获得的正常肾上腺组织（5例患者），采用无血清悬浮培养体系，优化出含WNT3A、EGF及FGF家族因子的关键培养基配方。利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术解析细胞异质性，通过免疫荧光染色和电镜观察超微结构，采用质谱法检测激素分泌谱系。在功能验证层面，建立皮下移植小鼠模型（NSG小鼠），通过肾上腺切除术模拟肾上腺功能不全状态，系统评估类器官的体内存活能力与激素救援效果。

研究结果

ACOs培养体系的建立与表征

通过优化培养基成分（发现WNT3A和EGF为类器官生长必需因子，FGFs家族维持结构完整性），成功实现ACOs从P0至P3代的快速扩增。组织学分析显示类器官细胞具有与人类肾上腺皮质相似的形态特征，电镜观察可见丰富的线粒体、脂滴等类固醇生成细胞典型超微结构。免疫荧光证实类器官主要由NR5A1⁺皮质细胞组成，其中CYP11B1⁺束状带（zona fasciculata, zF）细胞占主导地位，而CYP11B2⁺球状带细胞及SULT2A1⁺网状带细胞比例较低。

单细胞图谱揭示皮质细胞谱系保留

scRNA-seq分析鉴定出9种主要细胞类型，其中皮质细胞（zG/zF/zR）占比达75%。与人类肾上腺组织数据整合分析显示，ACOs缺乏祖细胞和髓质细胞群体，但皮质细胞基因表达模式与天然组织高度相似。激素检测证实ACOs分泌高浓度皮质醇和皮质酮，而醛固酮浓度较低，儿茶酚胺类物质未被检出，符合束状带功能特征。

ACTH增强类器官成熟与皮质醇分泌

ACTH刺激显著上调cAMP信号通路（如MC2R、CREB）和类固醇合成关键基因（STAR、CYP11B1）表达。GSEA分析显示皮质醇生成通路显著富集，质谱检测证实皮质醇分泌量提升3倍以上。血管紧张素II处理也可诱导醛固酮分泌，证明ACOs具备对生理刺激的双重响应能力。

体内移植验证组织再生功能

与原发性肾上腺细胞相比，ACOs移植后形成更大且结构更完整的移植物，CYP11B1⁺细胞比例提高5倍，Ki67⁺增殖细胞显著增加。移植30天后，ACOs组小鼠血清中检测到人源皮质醇和小鼠/人源混合皮质酮，证明功能性激素分泌。在肾上腺切除模型中，ACOs移植组小鼠体重下降趋势缓解，生存期延长，脾脏淋巴细胞增殖和肾脏细胞凋亡异常均得到改善。

疾病建模应用验证

通过慢病毒转染引入PRKACA L206R热点突变（库欣综合征常见致病突变），成功诱导类器官过度增殖和皮质醇分泌亢进。转录组分析发现HES6、STARD4等腺瘤标志基因上调，并揭示PI3K-AKT、Rap1等新型肿瘤驱动通路，为药物筛选提供了新靶点。

结论与展望

本研究首次建立了成人源肾上腺皮质类器官长期培养体系，解决了传统模型无法模拟人类肾上腺特异功能的瓶颈。ACOs在保留皮质细胞核心功能的同时，具备生理刺激响应能力和体内移植存活优势，显著优于既往的动物细胞移植方案。通过遗传操纵成功构建疾病模型，证明了其在机制研究和药物开发中的应用潜力。尽管存在类器官缺乏髓质核心、扩增能力有限等局限，该平台仍为肾上腺功能障碍的细胞治疗提供了关键实验基础，有望推动个性化再生医疗策略的发展。