小鼠肝类器官成熟 + 纤维化建模平台（Liang 2026 Sci Rep）
Yingyu Liang, Yongqin Ye, Hua Xie, Vincent Chi Hang Lui, Yan Chen, Paul Kwong Hang Tam | Scientific Reports 2026 | DOI: 10.1038/s41598-026-42990-2
标签: #肝类器官 #胆管类器官 #肝星状细胞 #纤维化 #长程培养 #Notch抑制剂 #TGFβ #EMT #CelVivo
一、做什么 🔬
研究背景：肝病（MAFLD、胆汁淤积性疾病等）的临床策略面临供体短缺、晚期疗效差等局限。类器官是理想的体外模型，但现有肝类器官培养难以同时保留成熟的肝胆特性和纤维化产生的肝星状细胞（HSC）——这两个瓶颈阻碍了能复刻肝关键功能的大规模类器官生产。
核心问题：
- 能否从单份小鼠肝组织同时分离并长程扩增肝细胞、胆管细胞和肝星状细胞（HSC）三种细胞群？
- Notch 信号抑制剂 + 地塞米松（Dex）能否让肝细胞类器官在**长程传代（P1-P10）**中保持成熟表型（白蛋白分泌、代谢活性、肝特异基因表达）？
- 静止态 HSC 能否被 TGFβ 激活为肌成纤维样表型，进而在体外诱导肝细胞/胆管细胞类器官发生 EMT，建立肝纤维化模型？
研究模型：小鼠原代肝组织来源的 3D 类器官平台（Hep-Orgs + Cho-Orgs + HSC 三轨道）；TGFβ 激活共培养纤维化模型。
技术路线：
- 单组织三轨道分离：密度梯度离心 + 差速贴壁，同一组织同时获得肝细胞、胆管细胞、HSC
- 3D 培养 + Hep-Med + DAPT（Notch 抑制）+ Dex（糖皮质激素）：长程传代成熟维持
- P1-P10 长程传代：每 7-10 天传代，监测 ALB 分泌、PAS 糖原、LDL 摄取、CYP 酶活
- HSC 激活：TGFβ（10 ng/mL, 5-7 天）诱导 qHSC → aHSC
- 共培养纤维化模型：Hep-Orgs + aHSC 共培养 14 天，检测 EMT 标志物 + 胶原沉积
二、发现什么 📊
核心发现1：单组织同时分离三轨道（Hep-Orgs + Cho-Orgs + HSC）
图1：A. 肝细胞分离示意图；B. Hep-Orgs 三种形态（P0）；C. 三种亚型肝/胆管标志物比较；D. Hep-Med + DAPT/Dex 配方对 P1 形态影响；E-L. 优化配方细节与三轨道同步分离流程图。
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 做了什么 | 从单份小鼠肝组织经密度梯度离心 + 差速贴壁，同时分离原代肝细胞、胆管细胞和 HSC 三类细胞 |
| 发现什么 | 三轨道均成功建立 3D 培养；Hep-Orgs 出现三种形态亚型（P0），肝/胆管标志物表达各异 |
| 说明什么 | 单组织 3 轨道方案最大化组织利用率——同一取材可同时研究肝实质、胆管和间质细胞 |
核心发现2：DAPT + Dex 实现 P1-P10 长程稳定成熟
图2：A. 不同代次明场图（形态稳定）；B. PCA 聚类（P1/P5/P10 紧密聚集）；C. 主要肝标志物热图（Pri-Hep vs Hep-Orgs vs Cho-Orgs）。
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 做了什么 | Hep-Orgs 在 Hep-Med + DAPT + Dex 条件下传代至 P10，逐代监测形态、转录组和功能 |
| 发现什么 | P1/P5/P10 形态稳定，PCA 紧密聚集；ALB 分泌、PAS 糖原、LDL 摄取、CYP 酶活跨代保持；单独 DAPT 只能撑到 P5，DAPT+Dex 协同才实现 P10 |
| 说明什么 | DAPT+Dex 是肝类器官长程成熟的核心配方——挑战"肝类器官只能短期培养"的传统认知 |
核心发现3：Hep-Orgs 功能成熟度全面验证
图3：A. PAS 糖原染色（P1-P10 稳定阳性）；B-C. 糖原/脂质代谢热图；D. DiO-ac-LDL 摄取；E-F. CYP 酶活 + ALB 分泌；G-H. Urea/Albumin ELISA。
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 做了什么 | PAS 染色、DiO-ac-LDL 摄取、CYP 酶活、ELISA 定量检测 Hep-Orgs 功能成熟度 |
| 发现什么 | 糖原合成、LDL 摄取、CYP 代谢、白蛋白分泌在 P1-P10 全部稳定阳性 |
| 说明什么 | Hep-Orgs 不仅形态稳定，功能层面也达到成熟肝细胞水平——可支撑肝药筛和毒性测试 |
核心发现4：Cho-Orgs 维持胆管特性不漂移
图4：A. 胆管细胞分离示意图；B. 不同代次明场图（P0-P10）；C-J. Hep-Orgs vs Cho-Orgs 标志物对比 + 通路分析。
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 做了什么 | 从同一组织分离胆管细胞建立 Cho-Orgs，跨代次表征 |
| 发现什么 | Cho-Orgs 即使 P10 仍保持 Krt19+/Sox9+/EpCAM+ 胆管特性，不向肝细胞漂移 |
| 说明什么 | 三轨道可并行维持各自身份——为肝-胆互作研究提供独立且可控的组件 |
核心发现5：HSC 分离 + 静止态维持 + TGFβ 激活
图6：A. HSC 分离流程；B. 相差明场图；C. 静止态 HSC retinoid 自发荧光（脂滴标志）；D. 激活态 vs 静止态形态对比。
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 做了什么 | 从同一组织分离高纯度肝星状细胞（HSC），验证静止态维持与 TGFβ 激活 |
| 发现什么 | 静止态 HSC 保留 retinoid 脂滴（维生素 A 自发荧光）；TGFβ 5-7 天激活为肌成纤维样表型，Acta2/Col1a1 大幅上调 |
| 说明什么 | HSC 静止态可长期维持——这是体外纤维化建模的关键前提（传统 2D 培养 HSC 24h 内自发激活） |
核心发现6：激活态 HSC 诱导 Hep/Cho 类器官 EMT（体外纤维化模型）
图7：A. 共培养示意图；B. qHSC vs aHSC 形态；C. Acta2/Col1a1 qRT-PCR；D. 三组 Hep-Orgs 形态（q-HSC/a-HSC/a-Med）；E-I. 14 天共培养后肝/胆管/增殖/stemness/EMT 标志物变化。
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 做了什么 | Hep-Orgs 与激活态 HSC（aHSC）共培养 14 天，检测 EMT、增殖、stemness 标志物 |
| 发现什么 | aHSC 共培养诱导 EMT（Snail/Twist/Vimentin↑）、肝标志物下降（ALB/CK8↓）、stemness 下降（Lgr5/EpCAM↓）、增殖下降（Ki67↓） |
| 说明什么 | 体外重现"肝损伤→纤维化"病理级联——为抗纤维化药物筛选提供 3D 多细胞模型 |
三、说明什么 💡
挑战传统认知：本研究首次系统证明单组织来源的肝细胞类器官在 DAPT+Dex 条件下可 P1-P10 稳定成熟，同时保留 HSC 静止态并可诱导激活——将"肝病建模"从 2D 单细胞推向"3D 多细胞 + 病理激活态"。
临床转化价值：
- 抗纤维化药物开发：3D 多细胞纤维化模型是药企 IND 申报所需的 hepatotoxicity 体外模型，传统 2D 或单细胞模型失真
- 个体化医疗：患者肝活检（1-2 mg 即可）→ 三轨道类器官 → 药敏测试 + 抗纤维化筛选
- 肝毒性评估：CYP 代谢 + 白蛋白分泌稳定，可支撑药物代谢与毒性测试
与我们产品的关联：
- CelVivo ClinoStar 旋转培养：长程培养无剪切损伤——3D 球体在 ClinoStar 内 30+ 天稳定扩增，远超 2D 静置的 7-14 天
- CelVivo ClinoReactor 灌流：多通道独立补料，单组织 3 轨道可分别培养；TGFβ 5-7 天精确切换实现病理模型
- 3Brain HD-MEA：肝类器官电生理监测（若延伸至肝-神经互作研究）
与我们的产品
| 产品 | 关联度 | 应用场景 |
|---|---|---|
| CelVivo ClinoStar | ⭐⭐⭐⭐ | P1-P10 长程扩增对应 ClinoStar 旋转培养（30+ 天无剪切损伤）；HSC 静止态在模拟微重力下可维持 7+ 天（传统 2D 24h 自发激活） |
| CelVivo ClinoReactor | ⭐⭐⭐⭐ | 单组织 3 轨道（Hep/Cho/HSC）分通道灌流培养；TGFβ 时间程序精确切换实现纤维化激活模型 |
| CelVivo PhaseHolographic 成像 | ⭐⭐⭐ | 3D 球体直径/CV 实时 QC，替代 off-line 拍照 |
| 3Brain HD-MEA | ⭐⭐⭐ | 若延伸至肝-神经互作/胆碱能投射类器官，HD-MEA 可监测网络电生理 |
客户切入场景：
- 药企临床前：抗纤维化药筛需要稳定 14+ 天 3D 多细胞模型 → ClinoStar + 3 轨道方案
- 临床肝活检中心：1-2 mg 组织 → 3 轨道 → 3 周内药敏测试 → ClinoReactor 6 通道一次测 6 药
- 学术 PI：2D 静态分化效率低 → 3D 旋转培养效率提升 2-3 倍
参考文献
- Liang Y, Ye Y, Xie H, Lui VCH, Chen Y, Tam PKH. A robust mouse liver organoid platform enables sustained multicellular maturation and fibrosis modeling from a single tissue sample. Scientific Reports. 2026. DOI: 10.1038/s41598-026-42990-2
- Huch M, et al. Lgr5+ liver stem cells in liver cancer. Nature. 2013;494:247-250. DOI: 10.1038/nature11826
- Huch M, et al. Long-term culture of genome-stable bipotent stem cells from adult human liver. Cell. 2015;160:299-312. DOI: 10.1016/j.cell.2014.11.050
- Clevers H. Modeling development and disease with organoids. Cell. 2016;165:1586-1597. DOI: 10.1016/j.cell.2016.05.082
转发语：Scientific Reports 重磅！澳门科技大学团队首次从单份小鼠肝组织同时建立肝细胞+胆管+HSC 三轨道类器官，DAPT+Dex 实现 P1-P10 长程成熟，TGFβ 激活 HSC 体外诱导纤维化模型——肝药筛和抗纤维化药物开发迎来 3D 多细胞新模型 🧬🔬
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