人源多能干细胞衍生血管化类器官模型揭示心脏与肝脏早期血管发育的保守机制

为破解人类胚胎早期器官血管化研究难题，来自斯坦福大学的研究团队通过微图案化人源多能干细胞(hPSCs)构建心脏/肝脏血管化类器官(cVOs/hVOs)，发现NOTCH/BMP信号通路介导的分级分支化血管网络形成机制，为药物毒性测试与再生医学提供新型研究平台。

　　

这项突破性研究利用荧光标记的四种人源多能干细胞(hPSCs)体系，通过微图案化技术成功构建出模拟人类胚胎发育第3周(相当于卡内基分期9-10阶段)的心脏血管化类器官(cVOs)。研究团队筛选出特定生长因子与小分子组合，诱导形成具有空间有序性、分支化和管腔化的血管网络，同时包含心内膜、心肌、心外膜及神经元等多谱系细胞。单细胞转录组分析结合高分辨率三维显微成像显示，这些类器官在结构和功能上近似6.5周人类胚胎心脏(卡内基分期19-20阶段)，但存在值得深入探究的差异特征。

值得注意的是，NOTCH和骨形态发生蛋白(BMP)信号通路被证实是血管形成的关键调控因子，其中BMP抑制对血管网络的破坏效应更为显著。该团队进一步将相同的血管诱导方案应用于肝脏类器官(hVOs)，成功获得整合多谱系肝细胞的分级血管系统，暗示不同器官可能存在保守的血管发育程序。这项技术不仅为研究人类器官早期血管化提供了可扩展的体外模型，更为药物发育毒性评估和器官再生治疗开辟了新途径。