摘要：它不仅形态稳定、基因可靠，还内置了免疫细胞和血管外膜组织，为药物筛选和病理研究提供了前所未有的强大平台。
还在为缺乏能模拟腹主动脉瘤（AAA）复杂微环境的体外模型而烦恼吗？重磅来袭！上海交通大学医学院团队成功构建了全球首个非酶消化、无Matrigel的腹主动脉瘤患者来源类器官。
它不仅形态稳定、基因可靠，还内置了免疫细胞和血管外膜组织，为药物筛选和病理研究提供了前所未有的强大平台。
文章介绍
题目：首个腹主动脉瘤类器官模型模拟复杂微环境用于体外疾病研究
英文题目：The first abdominal aortic aneurysm organoid model replicates complex microenvironment for in vitro disease study
杂志：Theranostics
影响因子：13.3
发表时间：2025年8月
PMID：40963926
#1
研究背景
Background
腹主动脉瘤（AAA）是一种高死亡率的血管病变，主要影响老年男性，目前缺乏有效的药物治疗，最终只能依靠高风险手术。其病理机制极其复杂，涉及炎症细胞浸润、细胞外基质降解及血管平滑肌细胞凋亡等。
该领域研究长期受限于缺乏能够忠实模拟人体内复杂病理微环境（尤其是免疫微环境）的体外模型。传统的动物模型成本高、周期长，且与人类病理存在物种差异。尽管类器官技术已在癌症等领域广泛应用，但由于血管组织增殖能力有限，构建血管疾病类器官仍是一大挑战。
因此，开发一种能够复现AAA关键特征的患者来源类器官模型，对于推动疾病机理研究和加速新药研发具有迫切的科学意义和临床价值。
#2
研究思路
Methods
通过创建首个腹主动脉瘤患者来源类器官模型，采用非酶消化、无基质胶的3D培养体系，在体外成功复现了疾病的核心病理特征（包括组织结构、免疫微环境和ECM降解），并利用该模型验证了其遗传稳定性与药物应答能力，为AAA机制研究和药物筛选提供了全新平台。
#3
主要研究结果
Results
1.AAA PDO建模和形态一致性
为保留AAA组织的天然微环境和解剖结构，研究采用了一种非酶消化的方法，避免因酶解导致细胞死亡。同时，模型在无基质胶的专用培养基中自由生长，无需物理约束。
具体流程为：将手术获取的AAA组织样本修剪成3-5毫米的矩形小块，直接置于培养皿中进行3D培养（图1A）。
图1
通过对多名患者来源的PDO进行长期（不同培养天数）的明场显微镜观察和H&E染色，结果显示其形态学特征保持一致。对PDO尺寸的统计分析表明，在整个培养期间未观察到显著的大小变化，从而证实了该模型具有出色的形态学一致性和结构完整性（图1D）。
图1
2.AAA PDO模型成功保留了原生疾病的关键病理特征
明确了保留分层结构的“矩形”培养方法优于完全剪碎的方法，因为前者能更好地维持血管的致密、层状结构，而后者只能获得松散的外膜结缔组织（图1B-C）。
图1
通过H&E染色证实，PDO在培养30天后仍能清晰区分血管壁的各层结构：内中膜层细胞排列紧密整齐，而外膜及相邻的疏松结缔组织（如PVAT和滋养血管）细胞数量更多，结构松散，与原生组织一致（图2B）。
图2
对H&E染色图像的定量分析显示，随着培养时间延长至20天，单位面积的细胞核平均数量仅有轻微下降，且外膜侧的细胞数量始终显著多于管腔侧，这再次证明了模型在培养期内维持了组织的细胞构成（图2C）。
图2
针对AAA的核心病理——弹性纤维降解，进行了特殊染色。结果显示，即使在培养四周后，PDO中的弹性纤维仍保持其短暂的丝状或截断的杆状形态，没有显著丢失。定量分析也表明弹性纤维的比例仅有极微弱的减少，证明该培养系统能有效维持ECM的病理和生理完整性（图S1A）。
图S1
3.AAA PDO拥有持续的微环境
通过多标志物免疫组化分析和定量统计证明，AAA PDO模型能够在长达数周的培养期内，稳定地维持其疾病特异的免疫微环境（包括T细胞、巨噬细胞等）和血管平滑肌细胞表型，这为其用于模拟疾病过程和进行药物测试提供了强有力的支持（图3A-B）。
图3
4. AAA类器官的基因组稳定性
全外显子组测序表明，AAA类器官与来源组织之间具有高度的遗传相似性。具体数据显示，类器官与组织样本之间的突变谱一致性超过95%。插入缺失突变（InDel）和单核苷酸多态性（SNP）的比例也高度一致，从整体上证实了培养系统的遗传稳定性（图4A）。
图4
交叉样本分析确认了与AAA相关的28个高频突变风险基因（如ADAMTS8, CELSR2, GDF7, TTN等），这些基因在文献中已有报道。此外，研究还发现了496个在全部6名患者的组织和类器官中均存在的新突变基因，其中许多与心血管疾病密切相关（如MUC家族、COL18A1、TNXB等），丰富了我们对AAA遗传背景的认识（图4D）。
图4
在每个患者匹配的组内（组织 vs 类器官），变异等位基因频率（VAF）表现出高度的一致性（皮尔逊相关系数 r ≥ 0.75）。这表明，体外类器官培养并未显著改变外显子组的整体突变负荷，进一步肯定了该模型在遗传上的可靠性。
5. 培养过程中类器官的存活维持
使用alamarBlue™和AM/PI评估细胞活力。结果显示AAA PDO模型在培养初期能维持较高的细胞活力，虽随时间推移有所下降，但在长达5周的培养后仍能检测到代谢活跃的细胞。同时，模型成功保留了复杂的组织微观结构，为其在为期数周的实验窗口内的应用提供了依据（图5A-C）。
图5
6. 类器官对药物治疗的反应
在第3天对来自Patient 10的AAA PDO进行给药处理。药物包括：1 μM RU.521 (cGAS抑制剂)、1 μM STING-IN-2 (STING抑制剂)，并设置了溶剂对照和1 μM 二甲双胍（潜在治疗药物）作为对照。
实验证明，AAA PDO模型虽在形态上保持稳定，但在分子层面（蛋白质组）能对不同的药物干预产生特异、可检测的响应。这表明该模型能够模拟体内的药理作用，是一个非常有前景的、用于AAA治疗药物发现和机制研究的体外平台（图6A-C）。
图6
小结
本研究成功开发了全球首个腹主动脉瘤患者来源类器官模型。通过创新的非酶消化、无基质胶3D培养体系，该模型在长达数周的培养中稳定保持了疾病的组织结构、免疫微环境、细胞外基质特征和基因突变谱。
初步药物实验证实，模型能对不同抑制剂产生特异性分子响应，为AAA病理机制研究和药物筛选提供了高度仿生的体外研究平台。
文献来源：
Feng J, Rong M, Sun Y, Zhu G, Wang G, Liu J, Wang C, Zhang J, Ma X, Yan J, Wang Y, Li Y, Ning Y, Cai C, Han X. The first abdominal aortic aneurysm organoid model replicates complex microenvironment for in vitro disease study. Theranostics. 2025 Aug 16;15(17):9029-9046. doi: 10.7150/thno.118193.
来源：培养盒守护者
