摘要：肝细胞类器官（HO）在生物人工肝构建、毒理学研究和肝衰竭治疗等方面具有巨大潜力。然而，诱导多能干细胞（iPC）的获取和分化困难、肿瘤来源基质的安全性问题以及原代细胞调控有限等挑战限制了其临床应用。
肝细胞类器官（HO）在生物人工肝构建、毒理学研究和肝衰竭治疗等方面具有巨大潜力。然而，诱导多能干细胞（iPC）的获取和分化困难、肿瘤来源基质的安全性问题以及原代细胞调控有限等挑战限制了其临床应用。
江苏省人民医院团队研究的核心内容是利用血小板反应素-1（THBS1）构建一种非肿瘤来源的动态细胞外基质（ECM），以推动HO的重编程，并改善小鼠肝移植后的肝脏再生，为类器官操作和肝脏再生提供了新的策略。
图形摘要
文章介绍
题目：利用血小板反应素-1构建动态细胞外基质以促进肝细胞类器官重编程并改善移植后小鼠肝再生
杂志：Mater Today Bio
影响因子：IF=8.7
发表时间：2025年3月
#1
研究背景
Background
肝脏是人体重要的代谢器官，承担着解毒、合成、储存等多种生理功能.然而，多种肝脏疾病如肝炎、肝硬化、肝衰竭等严重威胁着人类健康。肝移植是目前治疗终末期肝衰竭最有效的方法，但全球严重的供肝短缺严重限制了其应用。
类器官技术是一种有前景的替代方法，通过构建具有功能的HO，有望为肝衰竭患者提供替代治疗方案。然而，目前常用的ECM材料如Matrigel存在成分复杂、批次差异大、缺乏动态调节能力等问题，限制了肝细胞类器官的性能和应用。
THBS1与肝细胞的代谢功能和细胞间通讯密切相关，可能通过调节细胞外基质的组成和性质，影响肝细胞的生理功能。本研究旨在通过工程化构建基于THBS1的动态ECM，克服现有肝细胞类器官面临的挑战，推动HO的重编程，改善小鼠肝移植后的肝脏再生，为肝脏疾病的治疗提供新的策略和方法。
#2
研究关键点
Key points
制备去细胞化ECM（dECM），将THBS1引入dECM中，构建一种具有动态调节能力的ECM；
利用纳米压痕技术等探究THBS1对ECM力学性质的影响，以及这种变化如何影响肝细胞类器官的生长和功能；
转录组分析揭示THBS1诱导的基因表达变化；
将70%肝切除模型小鼠移植经过THBS1处理的肝细胞类器官并验证其肝脏再生能力。
#3
关键研究结果
Results
1、肝dECM水凝胶的制备及HO的培养
成功制备三种dECM（AHdECM、SDCdECM、SDSdECM），并使用LC-MS/MS评估典型ECM蛋白的相对丰度（图1）。
图1 dECM的制备和表征。
接下来验证dECM水凝胶对HO的培养能力，包括类器官直径、肝功能相关蛋白质表达情况、ECM刚度。将原代肝细胞在dECM-GM（5、10、15 mg/ml GelMA）中进行类器官培养，表现出与Matrigel相当的类器官计数（图2）。
图2 在dECM和dECM-GM内培养HO。
2、THBS1对HO的dECM网络力学特性及生长分化状态的影响
dECM-GM处理后的表征表明，THBS1诱导ECM强度和肿胀率的显著变化，表明THBS1赋予水凝胶时间依赖性的力学行为和粘弹性。使用纳米压痕技术进一步探索肝细胞-ECM的相互作用，观察到细胞弹性模量显著降低，即THBS1可能调节ECM水凝胶网络的刚度和机械耗散特性，影响类器官微环境和周围ECM蛋白之间的适应和重塑过程。
接下来进行验证，发现THBS1组形成的HO数量稳步增加，且增殖的肝细胞比例显著增加，肝细胞增殖和HO内的功能标记物表达增加（图3）。
图3 THBS1赋予dECM-GM动态结构特征，并影响HO成熟。
3、THBS1通过激活yes相关蛋白（YAP）促进硬度变化依赖性肝细胞重编程
通过转录组学分析阐明THBS1显著影响HO的机制。Western blot分析证实THBS1引起的ECM水凝胶硬度和粘弹性的变化可能是由于细胞依赖性的MMP激活和分泌。
基因集富集分析（GSEA）发现了显著改变的信号通路——关键ECM传感器的Hippo-YAP通路和Rho受体在不同硬度的ECM环境中，THBS1处理后，高氧细胞内增殖的肝细胞比例显著增加（图4）。
图4 AHdECM-GM和AHdECM-GM+THBS1中HO的转录组学特征分析。
在THBS1处理的同时应用MMP、FAK和Rho-YAP通路的抑制剂，会导致YAP水平与未处理组相比显著下调，表明在THBS1诱导的HO重编程效应中，MMP、FAK和Rho受体的激活是YAP的上游介质（图5）。
图5 THBS1诱导的ECM变异激活Rho-YAP和HO重编程。
4、THBS1可促进HO的增殖和迁移，促进肝切除小鼠移植后的肝脏修复
利用注射和原位蓝光交联技术将THBS1诱导的dECM移植到70%部分肝切除的裸鼠模型。与假手术组相比，THBS1组的肝/体重比、总蛋白和总胆红素水平、血清白蛋白水平显著升高，表明肝细胞功能恢复加快。
在接受类器官移植的小鼠肝脏中，注射部位的透明组织与周围的天然组织可以明显区分。免疫组化结果显示，AHdECM-GM水凝胶在移植后形成疏松的小叶状结构，可见残留的ECM。THBS1组显示出显著更高的肝细胞向远处迁移的效率。增殖标志物Ki-67、肝癌发生标志物sox9（YAP的下游靶点）和迁移能力标志物ANXA2的阳性细胞比例在THBS1组中显著升高（图6）。
图6 THBS1处理的GFP+HO移植到70%肝切除的裸鼠肝脏。
小结
该研究成功地将含有重编程肝祖细胞的HO注射移植到肝切除致损伤动物模型的剩余肝脏中，且使用的注射移植方法安全有效。研究结果证实THBS1诱导的dECM在HO重编程和肝脏再生中的重要作用，为肝脏再生医学提供了新的策略和方法。
值得注意的是，由于目前的技术限制，无法确定重编程的HO是否可以完全分化或组装成功能性结构，包括肝小叶样结构中的中央静脉、肝窦和胆管。
此外，该研究没有单独探讨AHdECM-GM和HO在肝脏修复中的各自作用，虽然dECM支架被认为有利于间质恢复，但仍需在不同程度肝损伤模型中进行更深入的研究。
参考文献
Xu ZY, Wang M, Shi JY, Liu Y, Yu C, Zhang XY, Zhang CW, He QF, Pan C, Zhou J, Xiao H, Cao HY, Ma Y. Engineering a dynamic extracellular matrix using thrombospondin-1 to propel hepatocyte organoids reprogramming and improve mouse liver regeneration post-transplantation. Mater Today Bio. 2025 Mar 25;32:101700. doi: 10.1016/j.mtbio.2025.101700.
来源：培养盒守护者
