【类器官应用篇】肝脏类器官：推进疾病研究与药物开发的仿生工具

摘要：类器官是由多种细胞类型组成的微型器官，具有与真实器官相似的结构和功能特征。与传统细胞培养模型相比，类器官能够更真实地反映人体的生理和病理特征。研究人员可以利用类器官模拟脑、心脏、肝脏、肠道等多种器官，构建癌症、神经退行性疾病、遗传性疾病等多种疾病模型。这些模型

转自：ACROBiosystems官方

类器官：模拟人类器官的微型化模型

类器官是由多种细胞类型组成的微型器官，具有与真实器官相似的结构和功能特征。与传统细胞培养模型相比，类器官能够更真实地反映人体的生理和病理特征。研究人员可以利用类器官模拟脑、心脏、肝脏、肠道等多种器官，构建癌症、神经退行性疾病、遗传性疾病等多种疾病模型。这些模型在人体发育研究、疾病机制揭示、药物疗效与毒性评估等方面具有广泛应用，同时也为个性化医疗和精准治疗策略的开发提供了重要支持。

ACRO的脑、心脏、肝脏、肠道类器官

肝脏类器官：模拟肝脏功能与疾病研究的前沿工具

肝脏是人体重要的代谢器官，承担解毒、代谢和营养储存等关键功能。肝脏的基本功能单位是肝小叶，呈六边形结构，围绕中央静脉排列，肝动脉和门静脉从外围分支，确保肝脏的氧气和营养供应。肝小叶结构在肝脏的代谢与解毒功能中发挥核心作用。肝脏类器官能够模拟肝脏的生理结构和功能，重现肝细胞、胆管细胞等多种细胞类型，并再现肝小叶结构。这种体外模型以其多样化的细胞组成和高度仿生的结构特性，成为肝脏疾病建模、药物开发和再生医学研究的重要工具。

ACRO的肝脏类器官表现出典型的肝小叶六边形结构

肝脏类器官在疾病建模中的应用

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是全球最常见的慢性肝病，其病程从单纯性脂肪肝发展到非酒精性脂肪性肝炎（NASH），最终可能进展为肝纤维化和肝细胞癌。肝脏类器官作为体外模型，在这些疾病的研究中具有重要价值。例如，Ouchi等人开发了由类肝细胞、类星状细胞和类库普弗细胞等组成的肝脏类器官，这些类器官在转录组水平上与体内肝脏组织高度相似。在游离脂肪酸（FFA）处理下，这些类器官能够诱导脂质沉积，逐渐表现出NASH的关键特征，包括脂肪变性、炎症反应及纤维化等病理变化。

FFA处理下的肝脏类器官逐渐表现出NASH的关键特征

肝脏类器官在药物筛选中的价值

药物性肝损伤（DILI）是导致急性肝衰竭和药物撤市的常见原因之一。肝脏类器官作为一种可靠的体外模型，在药物毒性评估和新药筛选中展现了重要价值。例如，Shinozawa等人开发了一种基于肝脏类器官的毒性筛选系统，对238种上市药物（包括32种阴性对照和206种已报道的DILI药物）进行了评估，结果显示该方法在预测肝毒性方面具有很高的准确性和可靠性。此外，Hendriks等人利用肝脏类器官筛选了17种NAFLD候选药物，并成功发现了能够有效缓解脂质变性的化合物。

基于肝脏类器官的药物毒性筛选系统

肝脏类器官在再生医学中的潜力

肝脏类器官在再生医学中展现出广阔的应用前景。研究表明，肝脏类器官可以作为功能性单位，部分替代受损肝脏组织，从而提高治疗效果。例如，Huch等将来源于成体干细胞的小鼠肝脏类器官移植至酪氨酸血症Ⅰ型小鼠模型体内，能够提高小鼠存活率。Takebe等的研究表明，来源于iPSCs的血管化肝脏类器官在移植后48小时内能够发育出血管结构，并成功挽救了药物性肝损伤模型小鼠，进一步验证了类器官移植的有效性。

肝脏类器官在再生医学中的应用策略

ACRO肝脏类器官应用：构建NASH病理模型

NASH是一种慢性肝病，主要表现为脂肪积聚、炎症反应和肝损伤，通常与肥胖、2型糖尿病及代谢综合症密切相关。油红是一种用于检测细胞内脂肪沉积的染料，能够有效地可视化肝脏类器官中的脂肪酸积累。利用油红对肝脏类器官进行染色，肝脏类器官显示出显著的脂肪酸积累，表明其具备NASH样病理特征，可以为研究NASH的发病机制和评估潜在治疗策略提供可靠的体外模型。