肝细胞的彩色透射电镜图
肝细胞的彩色透射电镜图(Kevin Mackenzie, University of Aberdeen / Wellcome Collection;CC BY 4.0)

在肝组织中加入可灌流的血管结构

中国医学科学院与北京协和医学院(Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College)团队在 Science Advances 报道了一种灌流肝模块。研究将人源肝细胞与内皮血管结构连接,观察白血病细胞进入肝组织的过程及化疗相关损伤。

肝组织使用可扩增的人原代肝细胞,先进行成熟培养,再与含脱细胞肝基质的材料结合。血管部分将人脐静脉内皮细胞加入打印材料,细胞随后沿血管腔分布并形成细胞间连接,培养液经血管结构灌流。

团队调节材料的交联、孔隙和力学特征,以支持灌流和组织培养。血管内皮在打印后保持较高活性,模型主要在 7 天窗口内观察结构、肝功能和细胞浸润。

血管材料结合海藻酸盐和改性明胶、弹性蛋白相关成分,并通过孔隙和交联设计支持培养液传递。团队比较打印前后内皮细胞状态,打印后的活性仍高于 90%,随后继续检查灌流期间的结构稳定性。

灌流条件支持肝细胞功能

与静态三维培养相比,灌流模型的白蛋白分泌、CYP1A2 和 CYP3A4 活性提高。加入相应诱导剂后,两种酶的活性进一步增强。

肝细胞保留了相关蛋白表达、糖原储存以及吲哚菁绿摄取与排出功能。团队将这些结果与白蛋白分泌、CYP 活性结合,评价灌流肝模块的功能。

论文将血管内皮与肝细胞共同作为模型组成,研究重点是它们在灌流和白血病细胞进入时的相互作用。当前系统仍以这两类组织成分为主。

扩增后肝细胞先接受成熟处理,再用于组装模型。相应检测中,白蛋白及延胡索酰乙酰乙酸水解酶相关肝细胞标志保持较高阳性比例。组织形成后,团队继续用分泌和代谢功能判断培养状态。

患者来源白血病细胞穿过血管进入肝组织

团队使用急性髓系白血病患者的骨髓单个核细胞,追踪其在灌流过程中与血管和肝组织的接触。荧光观察显示,相关细胞可从血管区域进入肝细胞组织,形成体外浸润过程。

研究先观察 1 名患者的骨髓单个核细胞,再用另外 2 名患者的细胞复核浸润过程与治疗反应。灌流模型中可见 hCD45 阳性细胞进入白蛋白阳性的肝组织;常规肝细胞—白血病细胞共培养中,未观察到相应浸润。

这个模型把循环接触、血管穿越和组织反应联系起来。它为药物实验增加了单独培养肝细胞或白血病细胞时较难观察的组织层面变化。

连续成像显示,荧光标记的患者骨髓单个核细胞逐渐从血管核心进入周围肝组织,在 360 分钟内完成浸润。团队还结合白血病细胞标志 CD45 与肝细胞标志白蛋白的空间分布,确定两类细胞的位置。

甘草酸铵减轻肝细胞损伤并减少白血病细胞浸润

团队用阿糖胞苷诱导化疗相关损伤,并比较数种护肝药物。在本次实验中,甘草酸铵降低肝细胞死亡和 caspase-3 激活,恢复白蛋白生成;另外几种受测药物的护肝作用较弱。

同时,模型中的白血病细胞浸润减少。团队进一步比较单独培养的白血病细胞,甘草酸铵并未呈现同样的直接细胞死亡或迁移作用,提示其效果可能与肝组织环境有关。

单细胞分析显示,阿糖胞苷单独处理上调肝细胞中的胞苷脱氨酶 CDA,而联合甘草酸铵后,这种上调减弱。CDA 参与阿糖胞苷失活,作者据此推测,甘草酸铵可能通过改变肝组织环境,减少局部药物失活与白血病细胞浸润。

在髓系细胞群中,联合处理组的凋亡相关通路上调,细胞周期通路下调。进一步检测显示,BAX 和 BAK1 表达升高,KI67、PCNA 以及部分迁移相关基因表达降低,与模型中白血病细胞减少的观察一致。

回顾性临床资料提供另一层比较

作者还分析了 422 名急性髓系白血病患者的回顾性资料。其中,326 名首次接受阿糖胞苷前没有肝损伤的患者,治疗后多项肝功能指标升高、白蛋白降低;另对 313 名接受阿糖胞苷和甘草酸铵的患者进行随访,观察到 ALT、AST 等指标逐渐改善。

这项临床分析采用回顾性、非随机设计,患者治疗方案不同,也没有设置自发肝功能恢复的对照队列。作者因此提出通过机制研究和更大规模的前瞻性试验,继续检验甘草酸铵的作用。

当前肝模块缺少部分非实质细胞,血管网络也较简化。后续增加免疫、星状细胞及更复杂灌流,可继续研究白血病肝浸润和化疗损伤之间的相互影响。

来源与延伸阅读

  1. A DPHV–liver module recapitulates AML infiltration and chemotherapy-induced hepatotoxicity with translational utility. Science Advances (2026). ↗