编辑推荐：
在肝脏研究中，体外人肝模型对毒理学、疾病建模等意义重大。为解决现有模型的不足，研究人员开展人肝门静脉成纤维细胞（PFs）对人原代肝细胞（PHHs）作用的研究，发现 PFs 能诱导 PHHs 功能，该成果为相关研究提供新思路。
在生命的长河中，肝脏犹如一座精密的 “化工厂”，承担着众多至关重要的生理功能，从药物代谢到物质合成，它的正常运作维系着人体的健康平衡。然而，在肝脏相关的研究领域，却面临着诸多棘手的难题。由于不同物种在肝脏药物代谢途径上存在显著差异，传统的动物模型难以精准模拟人体肝脏的真实情况，这使得在药物研发、疾病机制探索以及再生医学等方面，研究人员常常遭遇困境。
体外人肝模型的出现，为解决这些问题带来了新的希望。它能够在实验室环境中模拟人体肝脏的部分功能，有助于研究人员深入探究药物清除、代谢物生成以及肝脏疾病的发病机制等关键问题。然而，现有的体外人肝模型并非尽善尽美。例如，转化细胞系存在异常增殖和肝功能失调的问题，而诱导多能干细胞（iPSC）衍生的人肝细胞样细胞（iHeps）在向成人原代肝细胞（PHHs）表型成熟的过程中，仍需要进一步优化培养方案。相比之下，PHHs 被视为体外模拟肝脏生理和疾病的 “黄金标准”，但当它们在塑料或玻璃表面以二维（2D）单层形式培养时，肝脏功能会迅速衰退，并且由于供体器官短缺，PHHs 的供应也十分有限。
为了突破这些困境，来自美国伊利诺伊大学芝加哥分校（University of Illinois Chicago）和科罗拉多州立大学（Colorado State University）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦于肝脏门静脉成纤维细胞（PFs），致力于探究 PFs 对 PHHs 功能的影响。经过一系列深入研究，他们发现 PFs 能够在体外诱导 PHHs 长期维持表型功能，并且这种诱导作用在二维和三维培养体系中均表现出色，效果优于激活的肝星状细胞（HSCs）。此外，研究还揭示了 PFs 诱导 PHHs 功能的部分机制，包括胰岛素样生长因子结合蛋白 - 5（IGFBP5）信号通路以及 Notch 信号通路的调控作用。这些研究成果发表在《Communications Biology》杂志上，为肝脏研究领域开辟了新的方向。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。在细胞培养方面，他们从不同供应商获取了冷冻保存的人原代 HSCs 和从肝脏非实质细胞（NPC）中分离出的 PFs，以及商业化获得的 PHHs。通过微图案化技术，精确控制 PHHs 的同型相互作用，并将其与 PFs 或 HSCs 进行共培养。同时，利用 RNA 测序分析 PFs 和 HSCs 的基因表达差异，采用小干扰 RNA（siRNA）技术和小分子抑制剂来探究关键分子和信号通路的作用。
在研究结果部分，首先对 PFs 和 HSCs 进行了详细的表征。基因表达分析显示，PFs 表达特定基因如 fibulin - 2（FLBN2）、epidermal growth factor containing fibulin extracellular matrix protein 1（EFEMP1）和 thy - 1 cell surface antigen（THY1）的水平显著高于 HSCs，而 HSCs 则高表达 vasoactive intestinal polypeptide receptor 1（VIPR1）。RNA 测序进一步揭示，PFs 在细胞外基质（ECM）组织、弹性纤维形成以及 IGF 转运和摄取调节等通路中存在差异表达。
接着，研究人员对比了 PHHs 与 PFs、HSCs 共培养的效果。在微图案化共培养（MPCCs）体系中，与 HSCs 共培养相比，PHHs 与 PFs 共培养能更好地维持细胞形态、岛状完整性，并且在肝标记基因表达、白蛋白和尿素分泌以及细胞色素 P450（CYP450）酶活性等方面均表现更优。在三维（3D）球状体培养中，PFs 同样能诱导 PHHs 功能，且效果优于 HSCs。
此外，研究还发现 PFs 条件培养基（CM）能诱导 PHHs 部分功能，但直接接触（juxtacrine）共培养的诱导效果更佳。IGFBP5 参与了 PFs 和 PHHs 共培养中的胰岛素信号传导，抑制 IGFBP5 会降低肝脏胰岛素敏感性。抑制 Notch 信号通路可减少共培养中 PHHs 的祖细胞样特征，进一步增强其功能。
在研究结论与讨论部分，此次研究揭示了 PFs 在调节肝脏功能方面的独特作用。PFs 通过旁分泌和直接接触相互作用，部分通过 IGFBP5 信号通路诱导 PHHs 功能。抑制 Notch 信号通路可增强 PHHs 功能，抑制 TGF - β 信号通路则能减轻高代次 PFs 的过度生长和炎症反应，同时保留其对 PHHs 功能的诱导作用。这些发现为理解门静脉周围肝脏功能的维持机制提供了新视角，并且基于 PHHs 和 PFs 构建的二维和三维平台，为化合物代谢和毒性研究、肝脏疾病建模以及细胞治疗组织替代物的开发提供了全新的策略，具有重要的理论和实践意义。
