类器官点亮再生之光，实验证明胆管类器官可修复胆管

据《科学》杂志网站近日消息称，英国科学家领导的研究团队在实验室中利用最新技术成功培育了胆管“类器官”（一种胆管微型器官）。

研究证实，这一微型器官可用于修复人体受损肝脏。这是首次证明使用实验室培养的细胞可以增强或修复人类的肝脏，同时这一技术为开发治疗肝脏疾病的细胞疗法铺平了道路，未来有望缓解器官移植面临的困境。

什么是胆管？

胆管是人体肝脏的废物处理系统，它可以将胆汁从肝脏和胆囊输送到小肠，帮助消化。胆管细胞则是排列在胆管上的上皮细胞，并在通过胆管树运输时改变胆汁。

在造成肝衰竭和肝移植相关疾病中，由胆管细胞引发的慢性肝病占很大一部分。

据英国国家医疗服务系统（NHS）的数据统计，成人肝移植平均等待时间为135天，儿童为73天，这意味着只有少数患者能从肝移植疗法中获益。

由于捐赠的肝脏供不应求，使用类器官技术利用人体自身组织开发基于细胞的疗法迫在眉睫。

新型类器官疗法的出现

2021年，国际顶级论文期刊Science杂志发表了一篇文章。

文章内容由剑桥大学MRC干细胞研究所的Fotios Sampaziotis等人（统称为 Ludovic Vallier团队）创作，主题为“Cholangiocyte organoids can repair bile ducts after transplantation in the human liver”。

DOI：10.1126 / science.aaz6964

文章中提到：

——目前，增加器官可用性或开发替代全器官移植的方法非常迫切，其中细胞的疗法是一个潜在选择。

然而，这些新疗法的开发很容易受到损害和延误。

在临床试验之前，往往缺乏一个合适的模型来测试它们在人类身上的安全性和有效性。

类器官模拟体内环境

基于上述难题，剑桥大学等机构的研究人员开辟了一种新方法，即利用最新的“灌注系统”，借此来维持体外捐赠器官的生命力。

他们首先使用了单细胞转录组学来表征体内胆管细胞的多样性，并确认人类胆管树的不同区域包含具有不同转录谱的细胞。

在选取不同部位的胆管包括肝内胆管（IHD）、总胆管（CBD）以及胆囊（GB）后，用分离的细胞表达关键的胆管细胞标志物，包括 KRT7、KRT19、SOX9 和 GGT，对基因进行分析来自不同区域的胆管细胞表现出不同的基因表达特征。

紧接着，为了更好地模拟体内环境，他们将不同的类器官（IHD、CBD 和 GB）用人胆囊胆汁处理 72 小时，然后使用 scRNA-seq 进行表征。

UMAP和PCA显示，经过处理的类器官呈现出独特但重叠的基因表达谱；PAGA 和 DEG 分析表明该转录谱向胆囊特征转变。

这证实了无论其来源如何，体外生长的胆管细胞都可以对环境刺激做出反应和适应。

总之，以上的结果均表明，在适当因素的指导下，胆管细胞类器官可以呈现不同的区域特征。

类器官应用的小鼠实验

类器官可以在体外模拟体内环境，这在类器官研究领域称得上是一项技术方面的突破，但仅仅这样是不够的。

剑桥大学MRC干细胞研究所的Fotios Sampaziotis博士表示：“鉴于供体器官的长期短缺，寻找修复受损器官的方法，甚至提供器官移植的替代品是很重要的。多年来我们一直在使用类器官来了解小动物的生物学和疾病或其再生能力，但我们一直希望能够使用它们来修复人类受损的组织。”

胆管疾病只影响某些特定的胆管而其余的胆管不受影响，这一点很重要。

因为在疾病中，需要修复的胆管往往被完全破坏，只有从其余的胆管中才能成功获取胆管细胞。他们利用单细胞RNA测序和类器官培养技术后发现，由于胆囊细胞通常不受疾病影响，所以胆囊内的胆管细胞可以利用胆汁酸，转化成通常在疾病中已经被破坏的胆管细胞（肝内胆管），反之亦然。

这意味着可以利用病人自身的细胞来修复受损的胆管。

为了验证这一手法的可实现性，确定来自胆管树一个区域的类器官是否可以在移植后修复不同的区域。他们将这些胆囊类器官移植到小鼠体内，然后使用 4,4‘-亚甲基二苯胺 (MDA) 在免疫缺陷小鼠中诱导胆管病。

结果表明注射类器官的小鼠存活长达 3 个月，胆管病得到缓解，血清生化指标正常，而对照小鼠体重减轻并在3周内死亡。

此外，移植细胞表达的增殖标记物与在天然小鼠胆管细胞中观察到的水平相似。在进行的任何分析中都从未发现细胞异常生长或肿瘤形成，类器官移植似乎提供了修复受损上皮和挽救急性损伤所需的健康细胞。

当然，小鼠肝脏微环境与人类不同，同样的做法未必在人类身上同样有效。

类器官应用的人体实验

为了证实在人体环境中类器官也能进行同样的修复工作， Ludovic Vallier团队开发了一种利用离体器官灌注进行人体细胞治疗的模型。

实验证明：注射的细胞被留在了胆道中，注射的导管由天然和移植的胆管细胞的混合物组成，而对照组则表现为缺血性损伤，伴有上皮连续性丧失和导管腔内细胞脱落。同时注射细胞的导管中吸出的胆汁表现出较高的 pH 值和体积。

这证实了移植的胆管细胞保留了其改变胆汁成分的功能。

上述一系列的实验证明了灌注类器官可以用于胆道上皮的修复，同时小鼠相关研究可以在人体上进行转化。这表明类器官在体外和移植后都可以适应不同的环境，恢复区域特异性标记的表达，并呈现不同的区域特征。

因此，来自单个区域的类器官有可能修复整个胆管树。这种可塑性可能对再生医学产生重大影响。

人体灌注器官细胞移植模型为使用离体细胞疗法在移植前改善移植物功能铺平了道路，这最终可以增加可用器官的数量并减少移植等待时间。

这意味着类器官技术已经走向成熟，胆管类器官可修复胆管，在不久的将来或可进入临床，成为大家可选择的热点治疗方式之一。

虽然类器官技术在国际史上发展时间不久，但它如今已经成为了再生领域一颗冉冉升起的新星。作为一项重大的技术突破，类器官目前已经被公认为生物研究的重要工具，并拥有极具地位的临床应用价值。