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为解决现有人类器官模型缺乏血管化、无法模拟体内复杂生理过程的问题，研究人员开展了多器官芯片（MOC）中血液内皮细胞（BEC）和淋巴内皮细胞（LEC）特性的研究。结果表明细胞表型和细胞因子分泌多为固有属性，该研究推动了 MOC 模型发展。
在生命科学和医学研究领域，人体器官的体外模拟一直是热门且极具挑战的方向。过去，简单的二维（2D）细胞培养和动物模型在一定程度上帮助我们了解生理和病理过程，但它们存在诸多局限性。2D 培养无法真实反映人体器官的三维结构和细胞间复杂的相互作用；动物模型虽能模拟部分生理过程，却与人类生物学存在差异，导致研究结果的预测价值受限。此外，大多数当前的人类器官模型在静态培养条件下，缺乏血管化，难以研究免疫细胞的迁移、药物的代谢等关键过程，严重限制了其在临床前安全评估和疾病研究中的应用。
为了突破这些困境，研究人员致力于开发更先进的体外模型。来自阿姆斯特丹大学医学中心（Amsterdam UMC）等机构的研究人员，开展了一项关于多器官芯片（MOC）中血液内皮细胞（BEC）和淋巴内皮细胞（LEC）特性的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为器官芯片的发展带来了新的突破。
在这项研究中，研究人员用到了多种关键技术方法。首先是细胞分离与培养技术，从健康供体的皮肤组织获取人源真皮，通过一系列消化、筛选和培养步骤，成功分离并扩增出高纯度的 BEC 和 LEC。其次是芯片内皮化技术，将获取的细胞接种到 HUMIMIC 芯片中，使其在模拟生理的血液或淋巴流速下培养。最后是多种检测技术，利用免疫荧光分析、mRNA 转录分析、可溶性分析物定量等方法，检测细胞的形态、表型、基因表达以及分泌的生物标志物。
下面来看具体的研究结果：
- 细胞培养稳定性：研究人员开发了从人真皮中分离和扩增 BEC 和 LEC 的方法，获得了高纯度（BEC>97.9%±1.59，LEC>98.9%±0.97）的细胞群体。在芯片中培养时，细胞活力随时间增加，乳酸脱氢酶（LDH）释放减少，表明培养条件逐渐稳定12。
- 流速对细胞形态和表型的影响：不同流速影响 BEC 和 LEC 的形态。血液流速下，两种细胞均沿流动方向排列并伸长，细胞间接触紧密；淋巴流速下，细胞呈鹅卵石样外观，细胞间接触有限。但无论何种流速，细胞都保持其特定表型，如 LEC 持续表达核 PROX1，表明流速不影响细胞的特异性身份34。
- 生物标志物分泌差异：BEC 和 LEC 具有不同的生物标志物分泌谱。主成分分析显示，它们的分泌谱与流速和培养时间无关。BEC 分泌的促炎、促血管生成和稳态标志物，如 IL-6、sICAM1、TIE2 等，水平高于 LEC。这表明两种细胞在功能上存在差异，且这种差异不受流速影响56。
- 流速与静态培养的比较：与静态培养相比，淋巴流速培养显著增加了 LEC 中 CCL21、PROX1 和 TFF3 等淋巴特异性基因的 mRNA 表达。这表明流动可以诱导 LEC 特异性基因表达，增强其功能78。
- 炎症对细胞的影响：用肿瘤坏死因子 α（TNFα）刺激细胞后，LEC 中 SOX18、COUPTF2、CLDN5、ZO-1 以及 LEC 特异性生物标志物 CCL21、PROX1 和 TFF3 的表达均降低；BEC 和 LEC 的分泌谱也发生变化，如 sICAM-1、sVCAM-1、IL-6 和 LIGHT 等分泌增加，且 LEC 的反应更为明显910。
研究结论和讨论部分指出，本研究成功分离和表征了人真皮来源的 BEC 和 LEC，并在 MOC 中进行培养。研究发现，尽管流速影响细胞形态，但 BEC 和 LEC 在不同培养条件下都能保持其表型。淋巴流速可增强 LEC 的功能，而炎症刺激会改变细胞的基因表达和分泌谱。这些结果为未来将功能性血液和淋巴血管与器官和类器官模型连接，研究人类疾病和进行安全测试奠定了基础。同时，研究也指出了实验中的一些局限性，如样本量小、供体差异等，但这些并不影响该研究在推动器官芯片领域发展中的重要意义。它为后续更深入的研究提供了宝贵的参考，有望促进更精准的药物研发和疾病机制研究。
