TGF-β介导的细胞互作驱动胆道闭锁患者来源多组分胆管类器官的上皮-间质转化

本研究针对胆道闭锁（BA）患者胆管上皮发育缺陷的机制，通过构建包含上皮细胞、内皮细胞和间充质细胞的多组分胆管类器官（MBOs），首次揭示了TGF-β/Activin-SMAD2/3信号通路通过中间细胞亚群激活上皮-间质转化（EMT），导致胆管上皮层结构破坏。研究发现抑制TGF-β信号可逆转EMT并促进胆管上皮成熟，为BA治疗提供了新靶点。该成果发表于《Nature Communications》，为理解胆管发育障碍性疾病提供了创新研究模型。

　　

胆道系统发育异常是新生儿胆道闭锁（Biliary Atresia, BA）等严重胆管病变的核心问题。这种疾病表现为胆管上皮结构破坏和快速纤维化，但具体机制尚未阐明。传统单细胞培养模型难以模拟体内复杂的细胞互作环境，而患者组织样本又存在异质性强、难以动态观察等局限。这些瓶颈严重制约了对BA发病机制的深入理解。

为解决这一难题，美国辛辛那提儿童医院医学中心（Cincinnati Children's Hospital Medical Center）的研究团队创新性地构建了多组分胆管类器官（Multi-compartment Biliary Organoids, MBOs）。该模型通过共培养正常人肝源上皮类器官细胞与人脐静脉内皮细胞（HUVECs）及间充质干细胞（MSCs），成功再现了胆管上皮和胆管周围腺体（Peribiliary Glands, PBGs）的双重结构。相关研究成果发表在《Nature Communications》上，为胆管发育研究提供了全新平台。

研究主要采用三类关键技术：1）建立BA患者来源的MBO模型，整合上皮、内皮和间充质三系细胞；2）单细胞RNA测序（scRNA-seq）解析EMT相关细胞亚群；3）TGF-β抑制剂A83-01干预实验，结合小鼠BA模型验证治疗潜力。所有人类样本均来自多中心合作的胆道闭锁患儿队列。

细胞区室化与PBG样结构的形成
通过三维共培养系统，研究人员发现正常MBOs能自发形成CD31⁺内皮细胞核心区和VIM⁺间充质细胞组成的基底层，外层CK19⁺胆管上皮中嵌有TROP2^low/EPCAM⁺的PBG样结构。这种空间组织高度模拟体内胆管形态，而单细胞培养仅能形成均质球体。

胆道闭锁患者类器官模型的建立
BA来源的MBOs表现出显著差异：上皮层不连续，PBG结构萎缩，紧密连接蛋白ZO1分布紊乱，酸性黏蛋白分泌减少。长期培养（28天）后，BA-MBOs出现间质细胞扩张和上皮体积减少，模拟了临床纤维化进展。

EMT现象及其细胞谱系
单细胞测序鉴定出3个中间细胞亚群：Cluster 1表达COL7A1等过渡态基因；Cluster 2富含TGF-β诱导的EMT效应基因（如LGALS1）；Cluster 4高表达ECM重塑基因（LOX、COL1A2）。这些群体在BA-MBOs中显著扩增，并通过TGF-β配体-受体交互驱动病理进程。

TGF-β信号抑制逆转EMT
使用10μM A83-01抑制TGF-β信号后，BA-MBOs上皮完整性恢复，ECAD⁺细胞增加2-9倍，ZO1极性分布改善。在RRV诱导的小鼠BA模型中，该处理使存活率提升，血清胆红素和ALT水平降低，胆管EMT标志物减少。

这项研究首次揭示TGF-β依赖的EMT是BA胆管发育缺陷的核心机制。创新性MBO模型突破了传统研究方法的局限，通过再现胆管微环境中的细胞互作，为理解PBG生物学功能提供了新视角。临床意义在于：1）发现中间细胞亚群是EMT的关键效应细胞；2）证实TGF-β抑制剂可促进上皮再生；3）为BA的精准治疗提供了潜在靶点。该成果不仅推动了对胆管发育障碍的认识，其类器官构建策略也为其他器官再生研究提供了范式参考。