消化道类器官（肝）
通过上一期类器官内容我们对人体八大系统中消化系统中的肠道和胃两大器官有所了解，本期将介绍消化系统中属于消化腺的人体重要器官——“肝”类器官的构建和研究应用。
肝脏是人体最大的内脏器官之一，具有多种重要的功能，包括代谢、解毒、合成和分泌等。肝癌，最具代表性的肝病之一，也是世界范围内最常见的致命性恶性肿瘤之一[1]，在全球常见癌症榜排名第六位。由于人体肝脏的复杂性和特殊性，对肝脏疾病、药物代谢和肝脏再生等方面的研究面临着许多挑战，并一直是科研的热点。
肝脏类器官的出现，其具有高度生物相关性可以在体外高度模拟体内生物学环境，为研究人体肝脏提供了一种新的方法，可以更好地模拟人体肝脏的生理和病理过程，也可以通过操纵信号通路并进行基因组编辑，为人体生物学和病理生理学提供新的见解，促进相关研究的开展。
肝类器官构建
肝脏类器官构建[2]
由于多能干细胞具有复杂的遗传现象和表观遗传异常，因此肝脏类器官的构建细胞来源多为从成体肝组织或胚胎肝组织中提取的成体干细胞(ASC)或祖细胞[3,4]。
获取适合大小的肝组织，清洗后剪切消化处理成单个细胞或小细胞簇后进行原代种板培养。通常以基质胶为代表的支架结构模拟体内细胞外基质(ECM)的支撑作用，以及含有细胞因子等特定营养物质的培养基提供发育所需条件，发育成具有相应组织结构和功能的肝类器官。
根据不同研究需求，选择性使用含有不同细胞因子的培养基，可以发育分化出两种肝类器官，一种是导管肝类器官，主要由FSK细胞因子调节细胞内cAMP信号通路，促进导管的分化和形成；一种是肝细胞类器官，主要由R-Spondin、Wnt和TNFα三种因子介导促进肝细胞的增殖和功能的维持[2]。
为规范人肝脏组织类器官的研究、开发与评价，2023年7月14日中国研究型医院协会发布了《人肝祖细胞类器官构建、质量控制与保藏操作指南》团体标准，其中详述了人肝祖细胞类器官构建、质量控制和保藏的基本原则、操作流程方法以及检测[4]。
肝脏类器官的应用
肝脏类器官的应用[2]
肝脏类器官的应用目前主要集中在两个方面。
一方面，单一来自健康捐赠者或患者的组织所构成的类器官可以作为基础研究的模型，研究正常肝脏的发育、功能和再生医学，亦或探寻疾病机理。例如使用癌干细胞构建肝癌类器官，高通量测序分析，确立生物学和转录组异质性，进一步明确包括MET在内的恶性肿瘤相关基因的表达与癌症相关功能的联系。已有研究报道，对肝脏类器官进行的药筛检测也表明人体内癌干细胞的异质性于药抗密切相关[3]。此外，肝脏类器官也可以为最常见的乙肝病毒（HBV）感染的研究提供了新的体外模型[5]。Akbari等人对罕见病I型瓜氨酸血症的肝脏类器官的构建及相关研究[6]。同时，由于肝脏本身具有再生能力，肝脏类器官也优先被考虑作为精准个体化医疗的模型，进行患者特异性的药物筛选和通过基因疗法进行的个体化再生医学研究。Sampaziotis等人从肝外胆管树中分离和繁殖人类胆管细胞并构建胆道类器官，这种类器官在移植到小鼠体内后能够重建胆囊壁并修复胆道上皮，证明了移植再生医学得可行性[2]。
另一方面，可以通过将多个同种异源类器官在体外扩增和冻存的方式建立类器官生物样本库。样本库可提供更大规模的用于研究和临床的类器官。首先，类器官生物库可以提供匹配的同源类器官移植等再生医学研究。其次，对同一疾病模型患者衍生的类器官可以进行药物筛选，以确定最有效的药物。此外，类器官库还可以用于化合物毒理研究，以预测是否会造成药物性肝损伤[2]。在一项研究中，Li等人成功建立27个肝癌类器官系，并使用129种抗癌药物对这些类器官进行了测试。这项研究报告称，通过测试确定大多数药物要么无效，要么仅对选定的类器官系有效；其次，的确少数药物具有泛效性，可以作为全身或局部治疗药物[7]。这项研究证明了使用大量癌症类器官进行药物测试作为药物发现流程中一部分的实用价值。
美国FDA为确保在毒理学领域与时俱进，2017年已开始采用前沿科学评估其监管产品的安全性和有效性，将器官芯片技术引入实验室，以期实现对该技术的监管[8]，肝脏类器官首当其冲在毒理学评估领域进行研究应用。2021年，FDA通过评估肝脏和心脏3D器官芯片的重现性研究，重点关注了器官芯片技术在药物安全指标、药物-药物相互作用和药效领域的应用，试图获得相关数据制定器官芯片行业质量控制和性能标准[9]。
小结
肝脏类器官技术仍然有诸多不足和需要持续探索的方向，但由于其独特的优势和适用范围，肝脏类器官的应用为治疗不同类型的肝脏类疾病提供了新的平台。同时进一步加深了我们对肝脏发育、生物学和疾病的基本理解。从罕见疾病的疾病建模，到个性化药物或细胞治疗，人类肝脏类器官在广泛的生物医学应用中表现出色。总而言之，由于其独特的优势和适用范围，肝脏类器官在未来的食品药品毒性评估及临床肝病治疗中具有极大的应用前景。
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