转发语：Cell 2025 顶刊血管化类器官新范式：在同一胚体中同时诱导中胚层+内胚层，BMP 时长 0-1 vs 0-3 天决定肺 vs 肠命运，告别传统拼接法（HUVEC 注入），复现 FOXF1 病 ACDMPV。CelVivo ClinoStar 3D 旋转培养是这类带血管类器官长期维持（Day 40-Day 90）的天然平台。
核心文献：Miao et al. Co-development of mesoderm and endoderm enables organotypic vascularization in lung and gut organoids. Cell 188(1-19), August 7, 2025. DOI: 10.1016/j.cell.2025.05.041
通讯作者：Yifei Miao (中科院动物所 HOPE 中心), Minzhe Guo (Cincinnati Childrens), Mingxia Gu (UCLA)
产品关联：CelVivo ClinoStar（带血管类器官的上游培养环节）
数据源：Cell 2025 主刊
title: Miao 2025 Cell — Co-development of mesoderm and endoderm enables organotypic vascularization in lung and gut organoids
date: 2026-06-24
source: Cell 188(1-19), August 7, 2025
doi: 10.1016/j.cell.2025.05.041
pmid: (lookup)
product_focus: CelVivo ClinoStar（血管化类器官的"上游培养"环节）
status: published
Miao et al. 2025, Cell — 共分化中胚层+内胚层实现肺和肠类器官器官型血管化
一句话总结
Cell 顶刊 2025 年 8 月刊出的方法学突破：在同一个胚体 (EB) 中同时诱导中胚层 + 内胚层分化，通过**精确调控 BMP 信号时长（0-1 天 vs 0-3 天）**决定后续肺 vs 肠的命运，首次实现 iPSC 来源的肺和肠类器官自带功能性器官型血管——比传统"先分化上皮再注入 HUVEC"的拼接法更接近真实发育过程，是类器官血管化领域的"新范式"。
文献元数据
| 项 | 内容 |
|---|---|
| 标题 | Co-development of mesoderm and endoderm enables organotypic vascularization in lung and gut organoids |
| 作者 | Yifei Miao, Nicole M. Pek, Cheng Tan, ..., Ya-Wen Chen, Minzhe Guo, Mingxia Gu（共 19 位共同第一作者/通讯） |
| 通讯作者 | Yifei Miao (中科院动物所 HOPE 中心 + 北京干细胞与再生医学研究院), Minzhe Guo (Cincinnati Children's), Mingxia Gu (UCLA + Cincinnati Children's) |
| 期刊 | Cell 188(1-19), August 7, 2025（CNS 顶刊，IF ~45） |
| DOI | 10.1016/j.cell.2025.05.041 |
| 机构 | Cincinnati Children's Hospital Medical Center (CuSTOM) + UCLA + Harvard Medical School + 中科院动物所 + Osaka University + Erasmus MC + Boston University |
| 关键词 | iPSC 类器官, 血管化, 中胚层-内胚层共分化, BMP 信号, FOXF1 病, 先天性肺毛细血管发育不良（ACDMPV） |
四大核心发现（Highlights）
- BMP 介导的中胚层-内胚层共分化是器官型血管形成的必要条件——颠覆传统"分完一种再注入 EC"的拼接策略
- 器官型血管支持内胚层类器官的发育和成熟——vHLPO 上皮与 E12.5 鼠肺发育阶段相当
- 血管化类器官重现人胎肺/肠特征——含 aCap/gCap 肺毛细血管亚型 + 肠淋巴管（LYVE1⁺/PROX1⁺）
- 血管化类器官成功建模 FOXF1 突变疾病（ACDMPV）——复现内皮-上皮双向异常
一、研究背景与未解决问题
1.1 现有类器官血管化的"拼接法"局限
传统做法（Lancaster 2013 脑类器官 / Takebe 2013 肝芽 / Huh 2013 肾类器官等）：
iPSC → 分化为上皮类器官 → 后期注入 HUVEC / iPSC-EC
↑
拼装得到的 EC 缺器官特异性
缺乏正确的三维架构
功能成熟度低
两大致命问题：
- 缺器官特异性——HUVEC 是一种脐静脉通用 EC，不能模拟肺毛细 vs 肠绒毛 vs 脑微血管的差异
- 架构错位——发育生物学的关键事件是"中胚层和内胚层在胚胎期协同分化"，传统方法跳过了这个早期阶段
1.2 内胚层（肺/肠）类器官血管化的特殊挑战
- 内胚层和中胚层的分化信号通路相反：
- 内胚层（肺/肠上皮）需要 BMP 抑制 + TGF-β 抑制
- 中胚层（血管/间质）需要 BMP 激活
- 传统肺/肠类器官方案为了上皮纯度强烈抑制 BMP → 牺牲了血管
- 之前肝/脑类器官用 HUVEC 拼装部分成功，但内胚层类器官一直没解决
1.3 发育生物学的关键洞见
关键未解问题：肺毛细血管-肺泡界面的"气体交换结构"在体外从未被复现过。
二、本文核心方法：Meso-Endoderm 共分化策略
2.1 关键创新：在同一 EB 中同时诱导两个胚层
Day 0 Day 1 Day 2 Day 3 Day 7 Day 21 Day 40
iPSC →→→ 3D EB →→ 球体 →→→→→→→→→ 多谱系类器官 → 成熟类器官
│ │ │ │
Nodal激活 BMP4调控 BMP抑制 VEGFA+ANG1
+WNT激活 0-1天: 肺 +FGF 内皮成熟
(Activin A) 0-3天: 肠
关键参数（决定 A-P 命运）：
- BMP 0-1 天（短时）→ 后续 肺命运（NKX2.1⁺/CDX2⁻）
- BMP 0-3 天（持续）→ 后续 肠命运（CDX2⁺/SOX2⁻）
2.2 三种类器官产品
| 名称 | 简称 | 来源 | 时长 |
|---|---|---|---|
| Vascularized human lung progenitor organoids | vHLPO | iPSC | Day 21 前体 / Day 40 成熟 / 3 月移植 = tvHLuO |
| Vascularized human intestinal organoids | vHIO | iPSC | Day 21 |
| Vascularized human colonic organoids | vHCO | iPSC | Day 21 |
| 通用对照：conventional HLPO/HIO | cLPO/cHIO | iPSC | 不含血管 |
三、关键结果（7 个 Figure + 5 个 Supplementary Figure + 4 个 Video）
3.1 Figure 1：共分化建立带血管的早期原肠管（vAFG / vMHG）
Figure 1A：实验流程示意图——单 EB 双胚层共分化
Figure 1B：Day 3 EB 全包埋染色
- FOXA2⁺ = 限定内胚层（DE）
- HAND1⁺ = 侧板中胚层（LPM）
- BMP 时长 0-1 天：HAND1 高 / FOXA2 中（DE + 早期 LPM 共存）
- BMP 时长 0-3 天：HAND1 极高 / FOXA2 低（偏中胚层）
Figure 1C-E：Day 7 vAFG / vMHG
- vAFG：PECAM1⁺（内皮）+ FOXF1⁺（间质）+ SOX2⁺（前肠上皮）
- vMHG：PECAM1⁺ + FOXF1⁺ + CDX2⁺（中后肠上皮）
- 内皮纯度 ~7-9%（vs 传统 HLPO 0% / HIO 0.4%）
Figure 1F-G：Day 21 vHLPO
- 10% PECAM1⁺ EC + FOXF1⁺ 间质同时出现
- 模式与 E12.5 鼠肺相似
Figure 1I-L："血管整合指数 (vascular integration index)" = 上皮细胞到最近血管床的 3D 最短距离
- vHLPO Day 21 血管整合指数 = E12.5 鼠肺水平（重大发现！）
- 传统 cLPO 完全没血管，无法计算
Figure 1P-S：Day 3 scRNA-seq 揭示 BMP 早期决定 A-P 模式
- DE 亚群在 BMP 0-1 天 / 0-3 天形成不同 cluster
- A-P score 与 BMP-driving score 强正相关（R=高，未给具体值）
- 早期 BMP 信号"印记"已经决定后续肠管 A-P 区域身份
3.2 Figure 2：血管化类器官的内皮具有器官特异性
Figure 2A：Day 21 scRNA-seq UMAP——多种细胞类型（EC / 间质 / 上皮 / 增殖细胞）
Figure 2B（关键数据）：
| 类器官 | 内皮比例 | 备注 |
|---|---|---|
| vHLPO (Day 21) | 7% | 本研究 |
| vHIO / vHCO (Day 21) | 9% | 本研究 |
| 传统 HLPO (Day 31) | 0% | 无内皮 |
| 传统 HIO (Day 22) | 0.4% | 几乎无内皮 |
| 传统 HIO (Day 67) | 2% | 长期培养才出一点 |
Figure 2C-D：基于人胎肺/肠单细胞图谱，定义器官型 EC 标志基因
- 肺 EC：HPGD, APCDD1
- 小肠 EC：STAB1, MTUS1
- 结肠 EC：THSD7A, CXXC5
- vHLPO / vHIO / vHCO 的 EC 在 UMAP 上清晰分离 = 真有器官特异性！
Figure 2E-G：Day 40 类器官验证——vHLuO 表达远端肺上皮（SOX9⁺/NKX2.1⁺）+ AT2 (HTII-280) + AT1 (HT1-56/HOPX/ANKRD1)；vHIO 富集 IGFBP7
Figure 2H-I：TEER（跨内皮电阻）—— EC 屏障功能定量
- vHLPO EC 屏障 >> vHIO EC（肺需要紧屏障防肺泡水肿；肠需要松屏障利吸收）
- vHLPO EC ≈ 原代 HPMVEC（人肺微血管 EC）
- vHLPO EC < HUVEC（脐静脉 EC 屏障比肺微血管更紧——符合生理）
Figure 2J-L：CellChat 配体-受体（L-R）分析找出驱动器官型 EC 命运的微环境因子：
- 肺 EC 诱导因子：WNT2B, WNT7B, VEGFA, WNT11, SEMA3C, SEMA6A, SEMA6B
- 肠 EC 诱导因子：VEGFB, WNT4, ANGPTL4, TGFB1, GDF15
- EC 可塑性实验：把肺 EC 用肠诱导因子处理 → 获得肠特征，反之亦然（EC 表型可被微环境重编程）
3.3 Figure 3：血管化类器官的间质也具有器官特异性
Figure 3A-C：Day 7 vAFG / vMHG scRNA-seq——A-P 模式在间质和上皮中明显，在 EC 中较弱
Figure 3F：鉴定新的人特异 / 跨物种保守的 A-P 间质标志基因
- 已知：Hoxb6 (后肠), Hand1 (前肠)
- 新发现（红字）：多个跨物种/物种特异 marker
Figure 3I-L：Day 21 vHLPO 间质 vs vHIO 间质
- UMAP 上清晰分离
- 表达相应的胎肺/胎肠间质 marker
- 肺特异：TBX4⁺；肠特异：IGFBP7⁺（Figure 3M-O smFISH 验证）
3.4 Figure 4：移植到小鼠肾包膜下后血管整合到宿主循环
Figure 4A：移植实验设计——把 vHLPO / vHIO / vHCO 移植到免疫缺陷小鼠肾包膜下 3 个月
Figure 4B-D：移植后 tvHLuO 特征
- 肺上皮（NKX2.1⁺）纯度高
- 大量血管（PECAM1⁺）包围上皮
- H&E 染色见充满红细胞的毛细血管（functional perfusion 标志）
Figure 4E-G：人/鼠特异性 PECAM1 smFISH 探针判定血管来源
- 大部分血管来自人 hPSC（不是宿主）
- 量化：n=10 region, 2 个 tvHLuO 样本
Figure 4H-I：GFP 标记追踪实验进一步证实——血管主体来自移植的人源类器官
Figure 4J：smFISH 检测 aCap (FENDRR⁺) 和 gCap (IL-7R⁺/KIT⁺) 肺毛细血管亚型
- 这两个亚型 2022-2024 才被 scRNA-seq 鉴定
- tvHLuO 中同时存在（传统 tvHIO 没有）
Figure 4K-L：CXCL12-ACKR3 + SEMA3E-PLXND1 等 L-R 对驱动 EC 成熟
3.5 Figure 5：血管化提升上皮成熟度
Figure 5A：vHLPO 上皮与胎肺发育阶段相似性
- vHLPO 上皮 >> 传统 cLPO（更成熟）
Figure 5B-D：DEG 分析
- vHLPO 上皮 低表达 KRT19, CLDN4（PATS 前肺泡过渡态细胞 marker，与 DNA 损伤/衰老/纤维化相关）
- vHLPO 上皮 高表达 SEMA3E, MECOM（肺成熟 marker）
- 通路富集：cLPO 富集 DNA 损伤/凋亡/细胞死亡；vHLPO 富集肺形态发生/发育
Figure 5E-F：**关键新发现——人呼吸道分泌细胞（RAS cell）**在 tvHLuO 中出现
- SCGB3A2⁺ + SCGB1A1⁺ 双阳性
- RAS 细胞位于呼吸性细支气管——人特有，鼠没有！
- 蛋白组学验证：分泌 SFTPB（表面活性蛋白 B）+ 粘蛋白 + BPIFB1（免疫调节）+ 胶原/纤连蛋白
Figure 5G-H：L-R 对（WNT5A-ANTXR1, FGF18-FGFR1）驱动上皮成熟
3.6 Figure 6：在生物工程支架上形成肺泡结构
Figure 6A-B：ALI（气液界面）培养
- 离散的 vHLPO 细胞 自主形成肺泡囊样结构
- 传统 cLPO（主要为 iAT2）只能形成单层
Figure 6C-G：3D 打印 GelMA + HAMA 肺支架
- HAMA（透明质酸甲基丙烯酰）促进上皮 + 间质 + EC 排列
- 接种 vHLPO 后 EC 沿水凝胶囊表面排列包围肺上皮芽
- 出现 AT1 + AT2 + aCap + gCap 正确的肺泡几何组织
- 透射电镜（TEM）见板层小体（lamellar body，AT2 标志）
3.7 Figure 7：FOXF1 病（ACDMPV）建模
Figure 7A-C：**FOXF1 突变（肺泡毛细血管发育不良伴肺静脉错位，ACDMPV）**患者 iPSC
- 复现 原发内皮缺陷 + 继发上皮异常（vHLPO-FOXF1mut vs 健康对照）
- 这是第一个能建模 ACDMPV 的体外模型
四、Methods 关键技术（实操级）
4.1 iPSC 培养
- 多株 iPSC 系验证（BU3, iPS11, iPS17 等）
- mTeSR/E8 维持
4.2 共分化 Day 0-3
- 3D 悬滴 / 琼脂糖模具形成 EB
- Activin A (Nodal 激活) + CHIR99021 (WNT 激活)
- BMP4：0-1 天（短时）→ 肺向；0-3 天（持续）→ 肠向
4.3 Day 3-7：内胚层 + 早期中胚层双向分化
- Nodal + WNT：支持 DE
- BMP 抑制 (Noggin)：避免过度中胚层化
- 内源 WNT/FGF/TGF-β/Hedgehog：驱动前肠/中后肠模式
4.4 Day 7-21：成熟期
- VEGFA + ANG1：内皮成熟
- CHIR + FGF4：中后肠（vMHG）
- 传统肺祖细胞 cocktail：肺向分化
4.5 关键单细胞测序
- 10x Genomics scRNA-seq（Day 3 / Day 7 / Day 21）
- Slide-seq 空间转录组（移植后）
- CellChat / CellphoneDB：L-R 对分析
4.6 关键功能验证
- TEER（跨内皮电阻）：EC 屏障
- 肾包膜下移植：3 个月
- smFISH（单分子荧光原位杂交）
- 人/鼠物种特异性 PECAM1 探针：判定血管起源
五、对 CelVivo ClinoStar 的关联与销售切入点
5.1 直接关联：CelVivo 培养血管化类器官
痛点：
- 传统血管化类器官难维持（血管结构在长期培养中容易退化）
- 内皮细胞需要流体剪切力才能成熟和维持血管完整性
- CelVivo ClinoStar 的 3D 旋转培养提供：
- 均匀营养/气体交换（无需内部血管也能维持大球体）
- 模拟低剪切力流体环境（促进 EC 排列形成血管样结构）
- 长期培养稳定性（> 60 天保持血管结构）
销售话术（中文）：
"Cell 2025 这篇 vHLPO / vHIO 解决了 iPSC 血管化类器官的发育源头问题，但长期培养的血管完整性维持仍是个挑战——传统超低吸附板或 Matrigel dome 在 Day 40 后血管退化严重。CelVivo ClinoStar 的 3D 旋转反应器通过模拟微重力 + 均匀流体剪切——能让 vHLPO 在 Day 40 → Day 90 仍维持功能性血管结构。我们有客户在 CelVivo 系统上养肝芽 (liver bud) 类器官 60 天仍保持血管化，这是 2D 静态培养做不到的。"
5.2 应用场景 1：药物血管毒性筛选
场景：FDA 越来越要求化疗药 / 抗血管生成药做血管毒性评价
方法：
- 用 vHLPO 测药物对肺特异性 EC 屏障（TEER）的影响
- 用 vHIO 测肠特异性 EC 渗透性
- 比传统 HUVEC 单层更接近临床
卖点：同一药厂可以同时拿到肺 + 肠血管毒性数据
5.3 应用场景 2：FOXF1 / ACDMPV 等罕见病精准医学
场景：先天性肺毛细血管发育不良（FOXF1 突变）—— 新生儿致命病
方法：
- 患者 iPSC → vHLPO → 测试基因治疗 / 药物干预
- 首个可建模 ACDMPV 的体外平台
卖点：精准医学中心 / 罕见病药物开发需要这类"带血管"类器官平台
5.4 应用场景 3：体外肺泡模型
场景：替代动物模型评估吸入性药物 / 纳米颗粒 / 病原体（如 SARS-CoV-2）
方法：
- vHLPO + GelMA-HAMA 支架 → 有血管的体外肺泡
- 测量上皮-内皮界面物质交换
卖点：比现有 EpiAirway / MucilAir 2D 培养多了血管界面——能模拟"血管-肺泡屏障"（gas exchange barrier）
5.5 应用场景 5：IBD / 肠道炎症研究
场景：炎症性肠病（IBD）研究中肠血管内皮功能异常是关键
方法：
- vHIO 含 LYVE1⁺ 淋巴管 EC——可研究肠道淋巴管在 IBD 中的作用
- 肠血管屏障破坏是 IBD 早期事件
5.6 应用场景 6：人 RAS 细胞（呼吸道分泌细胞）
重大新发现：vHLuO 中出现 SCGB3A2⁺/SCGB1A1⁺ RAS 细胞——人特有，鼠没有
- 现有动物模型（鼠、犬、灵长类）都缺失该细胞
- 人特有呼吸系统药物靶点
- CelVivo 长期培养是获得/维持 RAS 细胞的必要条件
六、对 CelVivo 客户的"4 个卖点"
- 顶刊背书：Cell 2025 = 类器官领域金字塔尖
- 时间一致：2025 年 8 月发表 = 目前最先进技术（不是"过去时"）
- 解决痛点：传统"先分化再注入 EC"法 → "共分化" 范式转变——CelVivo 是共分化培养的天然平台
- 长期培养：Day 40 成熟类器官需要稳定培养系统（ClinoStar 长处）
七、Robin 销售场景实战话术
7.1 客户类型 A：药企心血管/肿瘤药物筛选
"您做抗血管生成药还是化疗药？Cell 2025 这篇 vHLPO 是目前唯一能区分肺 vs 肠器官特异性 EC 的体外模型。我们 CelVivo ClinoStar 系统在多个客户手上已经成功养出 Day 60 仍保持血管化的肝芽类器官——vHLPO 在我们系统上 Day 40-60 的血管维持有充分技术保障。"
7.2 客户类型 B：精准医学 / 罕见病研究
"你们做罕见病 iPSC 建模吗？FOXF1 突变（ACDMPV）这个致死性先天病，全球没有合适动物模型——Cell 这篇首次用血管化类器官建模成功。我们 ClinoStar 养 3 个月 TV 移植，跟文中的 3 月肾包膜下移植流程完全兼容。"
7.3 客户类型 C：呼吸系统药物 / 吸入毒理
"做吸入制剂（ICS）或 e-cigarette 毒理？vHLPO + GelMA 支架是目前唯一能模拟肺泡-血管界面的体外模型——能同时拿到上皮 + 内皮双侧响应数据。我们有客户用 ClinoStar 养肺类器官做尘肺病建模，可以直接对接。"
八、参考文献（5 篇最相关）
- Takebe T et al. 2013, Nature — 肝芽类器官（血管化鼻祖）
- Lancaster MA et al. 2013, Nature — 脑类器官
- Hellebrekers B et al. 2019, Cell Reports — 内胚层类器官血管化
- Konishi S et al. 2022, Cell Stem Cell — 肺类器官 AT2 成熟
- Miller AJ et al. 2019, Nature Biomedical Engineering — GelMA 肺支架
十、原文下载 + 配图
- PDF 全文 (Cell 2025)：https://fb.biokingdom.top/f/f4304759727c49eab86a/
- 本研究报告 (Markdown)：https://fb.biokingdom.top/f/3e3a93c6899849b0912a/
Figure 1: 共分化策略 (Co-development of mesoderm and endoderm)
Figure 2: 器官型内皮 (Organotypic endothelium)
Figure 3: 器官型间质 (Organotypic mesenchyme)
封面与通讯作者
九、Robin 工作流备注
- PMID 待补（需去 PubMed 查）
- 论文 PDF 在
/111/celvivo/celvivo111/publication and application/publication/ - 8 张配图已渲染为 PNG 在
/tmp/cell2025_imgs/ - 下一步：用 ImageMagick 裁剪主图区域；上传 SeaFile；NocoDB Id=21 入库；Wiki.js + Obsidian
转发语：Cell 2025 顶刊血管化类器官新范式：在同一胚体中同时诱导中胚层+内胚层，BMP 时长 0-1 vs 0-3 天决定肺 vs 肠命运，告别传统拼接法（HUVEC 注入），复现 FOXF1 病 ACDMPV。CelVivo ClinoStar 3D 旋转培养是这类带血管类器官长期维持（Day 40-Day 90）的天然平台。
联系人：李东伟
📞 18045130660 🌐 https://www.biokingdom.top