利用人成体干细胞来源的肝类器官构建肝脂肪变性模型：探索代谢功能障碍相关脂肪性肝病的新契机

《iScience》：Modeling hepatic steatosis with human adult stem cell-derived liver organoids

代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）是全球常见慢性肝病，现有研究模型存在不足。研究人员开展用人类成体干细胞来源的肝类器官（LOs）构建肝脂肪变性模型的研究。结果显示该模型能模拟疾病特征且有药物筛选潜力，为 MASLD 研究提供新工具。

　　在当今社会，随着人们生活方式的改变和肥胖率的攀升，肝脏健康问题日益凸显，其中代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）成为全球最常见的慢性肝病之一。它就像一颗 “隐藏的定时炸弹”，在悄无声息中威胁着人们的健康。MASLD 与胰岛素抵抗、遗传易感性密切相关，其临床表现多样，从非酒精性肝脂肪变性，逐步发展到代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）、肝硬化，甚至肝癌，严重影响患者的生活质量，增加了肝脏移植的需求，同时也给全球医疗体系带来了沉重的经济负担。

目前，虽然对 MASLD 的研究不断深入，但合适的研究模型却成为了阻碍进一步探索其发病机制和开发有效治疗药物的 “绊脚石”。大型动物模型虽接近人类生理，但因伦理问题和高昂成本，在临床试验前的应用受限；啮齿动物模型存在物种特异性和遗传差异，影响药物治疗效果的评估；基于二维（2D）细胞培养的模型，无法精准模拟体内细胞间的相互作用，且多依赖永生化细胞系或多能干细胞来源的肝细胞样细胞，缺乏人类肝脏精确的遗传属性和空间组织。因此，寻找创新且合适的模型迫在眉睫。

为了攻克这些难题，天津医科大学第一中心临床学院、沈阳药科大学、天津药物研究院等机构的研究人员（Liuyang Zhu、Sen Liu、Ze Wang 等）携手合作，开展了一项具有创新性的研究。他们将目光聚焦于肝类器官（LOs），期望利用其独特的优势，构建出更理想的 MASLD 研究模型。研究成果发表在《iScience》杂志上，为该领域的研究带来了新的曙光。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先，从正常肝组织的成体干细胞（ASCs）中诱导培养出可扩增的胆管细胞类器官（COs），并使其分化为肝类器官（LOs）；其次，通过转录组分析来探究 LOs 的脂质代谢能力；然后，使用不同浓度的油酸（OA）处理 LOs，构建肝脂肪变性模型，并从多个方面对模型进行表征；最后，运用多种药物对模型进行药物筛选实验。

研究结果如下：

1. COs 可分化为 LOs：研究人员依据前人研究建立了诱导 LOs 的方法。将器官起始培养基（OIM）加入细胞后，5 - 7 天细胞自组装形成 COs，呈球形和囊状，8 - 10 天直径达约 1mm，可机械分离纯化，传代比例稳定，冻存复苏后仍有良好的扩增潜力。传代 3 天后加入器官分化培养基（ODM），COs 逐渐分化为 LOs，形态发生明显变化 。
2. LOs 具有成熟肝细胞的特征：COs 和 LOs 在组织学上形态不同，COs 为单层上皮，LOs 上皮增厚。免疫荧光显示，COs 表达上皮细胞和干细胞标记物，LOs 表达成熟肝细胞标记物，如白蛋白（ALB）和 E - cadherin。LOs 还表达高水平的肝脏特异性基因，分泌的 ALB 和 α - 1 - 抗胰蛋白酶（AAT）水平与原代肝细胞（PHHs）相当，且有糖原积累和摄取、释放吲哚菁绿（ICG）的能力，具备成熟肝细胞的功能特征 。
3. LOs 具备脂质代谢能力：转录组分析表明，与 COs 相比，LOs 中脂质代谢途径相关基因显著上调，且多次传代后仍维持高表达。京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析、基因本体（GO）分析和基因集富集分析（GSEA）均显示，LOs 的上调基因主要富集在脂质代谢相关途径，这表明 LOs 具有强大的脂质代谢潜力 。
4. 确定构建肝脂肪变性模型的最佳 OA 浓度：研究人员用不同浓度的 OA 处理 LOs，随着 OA 浓度升高，类器官管腔在明场下逐渐变暗，尼罗红染色显示脂质积累增加，甘油三酯含量上升。但当 OA 浓度达到 800μM 时，部分 LOs 细胞活力显著下降。综合考虑，最终选用 600μM OA 处理 LOs 来构建肝脂肪变性模型 。
5. 肝脂肪变性模型可模拟 MASLD 的特征：用 600μM OA 处理 LOs 3 天后，模型中脂质代谢关键基因，如 SREBP、FASN 和 CD36 表达上调，炎症因子 IL - 6、IL - 1^β和 TNF - α 也显著上调，活性氧（ROS）阳性细胞比例明显增加，这表明该模型成功模拟了 MASLD 的脂肪积累和炎症反应特征 。
6. 模型对部分抗脂肪变性药物敏感：研究人员选用了五种抗脂肪变性药物对模型进行测试，结果发现除二甲双胍外，利拉鲁肽、奥贝胆酸、艾拉非尼和沙格列他能使类器官颜色变浅，脂质沉积显著减少，甘油三酯含量降低，细胞活力增加。不同患者来源的类器官模型对药物治疗的反应存在差异 。

在研究结论和讨论部分，研究人员构建的肝脂肪变性模型具有重要意义。一方面，该模型利用人 ASCs 来源的 LOs 成功再现了 MASLD 的病理生理变化，包括脂肪积累和炎症反应，为深入探究 MASLD 的分子机制提供了有力工具；另一方面，通过对多种抗脂肪变性药物的测试，验证了模型在药物筛选方面的潜力，有助于加速 MASLD 新型治疗药物的研发。

然而，该研究也存在一定的局限性。例如，需要更多 ASCs 来源的 LOs 以及 MASLD 患者来源的 LOs，以进一步开发生物标志物和进行药物筛选；LOs 缺乏血管系统和其他关键细胞类型，如库普弗细胞和星状细胞，这些细胞对 MASLD 的进展至关重要；LOs 脂质代谢相关的功能活性尚未明确，需要进一步的生化和蛋白质组学研究。未来，将类器官与复杂的体外平台和人工智能相结合，有望实现高通量化合物筛选、治疗靶点识别和个性化医疗的应用。

总的来说，这项研究为 MASLD 的研究开辟了新的道路，虽然存在一些不足，但为后续研究指明了方向，相信在研究人员的不断努力下，对 MASLD 的认识和治疗将会取得更大的突破。