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肝脏移植面临供体短缺难题，肝脂肪变性（SLD）是肝脏被弃用的主因。研究人员构建三维肝脂肪变性模型，将细胞聚集和脂肪变性诱导时间缩至 2 天，模拟人类病理特征。该模型有助于研究 SLD 及开发干预措施，意义重大。
在肝脏疾病的研究领域，肝移植本是治疗肝衰竭的关键手段，然而现实却困难重重。近年来，随着酒精性肝病和肝脂肪变性疾病（SLD）患者的增多，肝脏移植需求不断上升，可器官短缺问题却愈发严重。这是因为大量脂肪变性的肝脏被弃用，导致等待移植的患者死亡率居高不下。据统计，SLD 影响着全球 25% 的人口，并且与肥胖率同步增长，预计到 2030 年，肝脏弃用率将飙升至 66%。在这样严峻的形势下，开发可靠的临床前模型来深入研究 SLD 的病理生理机制，进而找到有效的干预措施降低疾病负担和肝脏弃用率，成为了医学研究领域亟待解决的关键问题。
来自国外的研究人员积极应对这一挑战，开展了构建三维肝脂肪变性模型的研究。最终，他们成功开发出一种加速的三维脂肪变性类器官模型，该模型包含原发性人类肝细胞和非实质细胞，在优化条件后，成功模拟出人类肝脏病理特征，同时保留了细胞表型和活力，并展现出氧化应激标志物，为后续研究奠定了坚实基础。该研究成果发表在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》杂志上，为肝脏疾病的研究开辟了新的方向。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞培养方面，他们对多种细胞进行培养，包括 HepG2 细胞、LX - 2 细胞、THP - 1 细胞和人脐静脉内皮细胞（HUVECs）等。通过免疫细胞化学技术，对细胞进行染色，观察细胞内脂质积累、细胞特异性标记物表达等情况。利用 RNA 分离、cDNA 合成和定量聚合酶链反应（qPCR）技术，检测相关基因的表达变化。此外，还采用白蛋白酶联免疫吸附测定（ELISA）方法，分析培养基中白蛋白的含量。
研究结果主要包括以下几个方面：
- 在永生化肝细胞中模拟脂肪变性：由于原发性肝细胞稀缺且昂贵，研究人员先利用 HepG2 细胞进行二维（2D）单培养实验。通过调整脂肪酸（FFA）和脂肪酸 - 无牛血清白蛋白（BSA）的浓度，发现 2.5% 的脂肪酸 - 无 BSA 和 1200μM 的 FFA（油酸与棕榈酸比例为 2:1）组合，在 7 天的处理后，能使细胞呈现出大泡性和小泡性脂肪变性混合的状态，这与人类的病理现象相符。同时，研究还发现胰岛素会促进脂质储存，综合考虑，最终确定在后续实验中使用 1200μM FFA + 2.5% BSA + 5nM 胰岛素的脂肪变性诱导培养基。
- 三维模型更能模拟脂肪变性：三维模型能够更好地捕捉体内细胞的空间排列和相互作用。研究人员将多种细胞按特定比例组合构建三维模型，实验结果表明，三维模型中 BSA 和 FFA 的趋势与二维模型一致，1200μM FFA + 2.5% BSA 的组合在三维模型中同样有效，且添加胰岛素后会增加脂质积累，最终确定该组合为最佳脂肪变性诱导培养基，该培养基诱导出的脂肪变性表型在肝移植中被认为是有问题的，包含中度至重度的微泡性和大泡性脂肪变性。
- 在三维脂肪变性模型中使用原代肝细胞：永生化肝细胞无法完全模拟原发性人类肝细胞的代谢行为，因此研究人员尝试在模型中使用原发性肝细胞。然而，原发性肝细胞在单培养时难以聚集，研究发现添加非实质细胞（如星状细胞和内皮细胞）并进行振荡培养，可以加速细胞聚集，使细胞在 2 天内聚集形成类器官。将优化后的脂肪变性诱导培养基应用于含有原发性肝细胞的类器官，结果显示肝细胞脂质增加，同时保持了细胞活力，且类器官呈现出微泡性和大泡性脂肪变性混合的表型，还检测到细胞应激增加。此外，研究还证实了模型中保留了关键的肝酶 CYP3A4，维持了白蛋白的产生，并且各细胞类型在模型中均得到良好维持，该模型反映的是早期肝脏疾病。
研究结论和讨论部分具有重要意义。研究人员成功优化了构建人类体外脂肪变性模型的关键因素，开发出包含实质和非实质细胞的三维模型，并确定了病理脂肪变性诱导培养基。与以往模型相比，该模型显著缩短了细胞聚集和脂肪变性诱导时间，从传统的 2 周缩短至 4 天，这为测试治疗方法提供了更快的实验周转时间，同时保留了模型的生理相关性。此外，该模型使用了废弃肝脏中的原发性肝细胞，为研究不同患者群体的细胞差异提供了可能。然而，该模型也存在一定的局限性，例如使用了永生化细胞系代替原发性星状细胞和肝窦内皮细胞，这可能会影响模型的准确性。但总体而言，该研究构建的三维脂肪变性模型为深入研究肝脂肪变性疾病提供了有力工具，有助于开发针对该疾病的药物干预措施，有望改善肝脏移植现状，拯救更多患者的生命。
