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肝损伤后，胆管反应常与肝纤维化相伴，二者关系尚不明确。研究人员通过 3D 共培养肝祖细胞（ICOs）和肝星状细胞（HSCs），发现二者相互作用，促进 ICOs 增殖和 HSCs 激活，为研究肝脏疾病细胞基础提供新模型。
在肝脏的 “小世界” 里，一场神秘的 “对话” 正在悄然上演。每年，全球约有 200 万人因肝脏疾病离世，慢性肝病病因多样，像病毒性肝炎、酒精性肝病、代谢相关脂肪性肝病（MASLD，曾用名非酒精性脂肪性肝病 NAFLD ）等。在这些肝病中，胆管反应和肝纤维化是常见的病理现象。胆管反应时，肝祖细胞会增殖，而肝纤维化的主要 “推动者” 是活化的肝星状细胞（HSCs） 。但长期以来，人们并不清楚这两种细胞之间是否存在 “交流”，以及这种 “交流” 在肝脏疾病发展中扮演着怎样的角色。为了解开这些谜团，来自国外的研究人员踏上了探索之旅。
研究人员开展了一项关于肝祖细胞和肝星状细胞相互作用的研究，最终发表在《Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology》上。他们发现，通过体外 3D 共培养系统，肝祖细胞和肝星状细胞能直接相互作用，这种作用足以驱动类似于胆管反应和纤维化过程中的细胞反应。这一发现为深入研究肝脏病理的细胞基础开辟了新道路，有助于开发针对肝脏疾病的新疗法。
研究人员用到的主要关键技术方法有：首先是细胞培养技术，分离小鼠 HSCs 和 ICOs 进行 2D、3D 单培养及 3D 共培养；其次是 RNA 测序技术，分析不同培养条件下细胞基因表达变化；还有空间转录组学技术，研究人体肝纤维化组织中基因的定位表达情况。
下面来看具体的研究结果：
- HSCs 在 3D 单培养及激活情况：在 Matrigel 中 3D 单培养的 HSCs 保持静止状态，而在塑料表面 2D 单培养的 HSCs 会被激活。添加转化生长因子 β1（TGFβ1）能激活 3D 单培养的 HSCs，且与 2D 培养激活方式有所不同，3D 培养经 TGFβ1 激活后，Ⅰ 型胶原蛋白（Col1a1）表达增加更明显。
- HSCs 与 ICOs 共培养的相互影响：3D 共培养 7 天后，HSCs 和 ICOs 形态均发生变化。ICOs 增殖加快，代谢活性增强；HSCs 变得细长，脂质滴减少，Ⅰ 型胶原蛋白分泌增加。RNA 测序分析表明，两种细胞在共培养时基因表达谱改变，证明它们之间存在相互作用。
- 共培养对 ICOs 增殖的影响：分析共培养导致 ICOs 中差异表达基因（DEGs）发现，Mmp7 和 Gpc3 等基因上调，且许多 DEGs 与细胞分裂相关，表明共培养促进 ICOs 增殖，但对其向肝细胞或胆管细胞分化影响不大。
- 共培养对 HSCs 激活的影响：共培养的 HSCs 基因表达变化显示，许多 DEGs 与伤口愈合和细胞外基质（ECM）组织相关，经典激活标记 Acta2 和 Col1a1 上调，说明 HSCs 被激活。且共培养激活的 HSCs 与塑料激活的 HSCs 在基因表达上存在差异，部分基因如 Aldh1a2、Cthrc1 等在共培养激活的 HSCs 中特异性上调。
- 共培养 HSCs 中特定上调基因的作用：共培养 HSCs 中 Aldh1a2 上调，其编码产生视黄酸（RA）。实验表明，RA 在 HSCs 与 ICOs 信号传导中起作用，影响 ICOs 中 Gpc3 表达。同时，分析发现 Wnt 信号通路在共培养激活的 HSCs 中起作用，抑制 Wnt 信号会影响共培养效果。
- HSCs 激活与细胞接触的关系：实验显示，HSCs 与 ICOs 紧密接触是 HSCs 激活和 ICOs 增殖的必要条件，分开培养时不会出现上述变化。
- 人体肝纤维化组织中基因表达情况：通过对 8 例终末期肝病患者肝纤维化组织的空间转录组学分析，发现激活的 HSCs 和胆管反应相关标记在纤维化区域共定位，且共培养特异性基因在纤维化区域表达更高，相关性分析也证实了它们的共表达。
在讨论部分，研究人员指出，该 3D 共培养模型在很多方面模拟了体内肝损伤后的情况，无需额外因素即可诱导 HSC 激活和 ICOs 增殖，且细胞紧密接触至关重要。此外，该模型还有助于探讨肝纤维化中肌成纤维细胞的来源问题。研究还发现，共培养中观察到的基因表达变化在体内肝纤维化组织中也得到了验证，进一步支持了该模型的有效性。总之，这项研究通过 3D 共培养系统揭示了肝祖细胞和肝星状细胞之间的相互作用，为研究肝脏疾病中胆管反应和纤维化的关系提供了新的视角和模型，有望推动肝脏疾病治疗新策略的开发，在肝脏疾病研究领域具有重要意义。
