摘要：2025年5月28-31日，国际肝移植学会年会（ILTS2025）在新加坡召开。会上，香港大学医学院外科系、香港城市大学机械工程系及香港大学医学院的研究团队，在肝移植组织修复领域取得了重大突破。研究人员利用3D生物打印技术，成功构建了一种可移植的血管化肝窦模型
编者按：2025年5月28-31日，国际肝移植学会年会（ILTS2025）在新加坡召开。会上，香港大学医学院外科系、香港城市大学机械工程系及香港大学医学院的研究团队，在肝移植组织修复领域取得了重大突破。研究人员利用3D生物打印技术，成功构建了一种可移植的血管化肝窦模型，为解决肝移植中供体器官短缺问题提供了新的解决方案。
研究背景
肝硬化是全球第11大死亡原因，每年导致约116万人死亡。肝移植是治疗终末期肝病的唯一有效手段，但供体器官的严重短缺导致等待名单上的患者死亡率居高不下。尽管已有研究尝试通过制造功能性工程化肝细胞来补偿组织损失，但现有系统因缺乏复杂的血管网络，难以与受体组织吻合，且无法提供足够的营养支持以维持细胞活性。
创新技术与方法
针对这一挑战，研究团队采用了基于直接墨水书写（Direct Ink Writing，DIW）的多喷头生物打印技术，结合可降解微纤维生物墨水，构建了具有交错结构的肝窦原型（图1-2）。他们将人间充质干细胞（hMSCs）和人脐静脉内皮细胞（HUVECs）嵌入生物墨水中，并通过慢病毒转导将红色荧光蛋白导入HUVECs，以在体外展示微纤维水凝胶中的血管生成情况。随后，该模型被移植到小鼠肝脏的包膜下组织，以评估其在体内的组织相容性。
图1. 原型设计以及基于DIW技术的三维生物打印
图2. 多维度血管化方法
研究成果与意义
研究结果显示，通过调整海藻酸钠、明胶和甲基丙烯酸化明胶（GelMA）的比例，确保了水凝胶的可打印性和生物相容性（图3A-B）。在微纤维水凝胶中，HUVECs与hMSCs共培养14天后，形成了更好的伸长和伸展形态，相较于HUVECs单培养组（图3C）。去除牺牲性生物墨水后，HUVECs沿着异质互联的管腔排列，构建了宏观血管结构，并在微纤维生物墨水中自主形成了良好的毛细血管网络（微观血管）。经过7天的共培养，这些细胞发芽并侵入周围的微纤维水凝胶中，实现了血管生成（图4）。在小鼠模型下的肝脏包膜下移植实验中，观察到有血细胞和CD31+内皮细胞浸润到水凝胶中。
图3. 微纤维结构生物墨水的生物相容性
图4. 多维度三维血管网络生物制造
综上所述，该项研究成果不仅创造了一种可移植的血管化结构，而且未来有望通过3D生物打印技术，创新支持工程化肝细胞在无缺氧环境下的活动，促进肝脏再生，并有助于人工肝模型与宿主之间的血管连接吻合。
值得注意的是，全球肝移植领域正经历着显著的变化。据最新研究显示，从2011年至2023年，全球肝移植总数从22,587例增加到40,152例，其中代谢功能障碍相关性脂肪性肝炎（MASH）作为肝移植的主要适应证之一，其增长速度尤为显著，成为全球肝移植增长最快的病因，特别是在亚洲和中东地区。这一趋势进一步凸显了解决肝移植供体器官短缺问题的紧迫性。
该项3D生物打印肝窦模型的成功构建，为肝移植领域带来了新的希望。随着技术的不断发展和完善，未来有望通过这一创新技术，为更多等待肝移植的患者提供有效的治疗手段，同时减轻全球肝移植供体器官短缺的压力。
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来源：临床肝胆病杂志一点号