类器官血管化:跨越体外培养与体内移植的工程策略与证据综述
摘要:三维(3D)类器官已成为发育生物学、疾病建模与精准医学的核心平台。然而,类器官缺乏功能性血管网络导致其内部缺氧、营养供应不足、中心坏死、成熟受限,已成为制约其临床转化的核心瓶颈。本文综合 2018–2026 年间 26 篇代表性文献,从物理基础、工程策略、器官特异性效应、证据局限性与未解决问题五个维度系统综述类器官血管化的研究进展。证据表明,目前主要有四类工程策略:(1) 胚层共分化诱导内皮自发形成(如 BMP 介导的中-内胚层共分化);(2) 微流控灌注/器官芯片 提供可控剪切力与营养输送;(3) 支架与水凝胶工程(如 decellularized ECM、stimuli-responsive hydrogel)模拟血管微环境;(4) 体内移植诱导宿主血管侵入。在脑、肾、肺、肠、血管与骨等器官中均观察到血管化改善形态发生、延长长期培养、促进功能成熟。本文不评判特定商业平台的优劣,独立确认有限、规模化困难、长期稳定性数据稀缺等问题提示该领域仍需标准化报告与跨平台基准。血管化正逐步从"可选优化"上升为类器官设计的核心设计原则。
关键词:类器官;血管化;血管网络;内皮细胞;微流控;器官芯片;iPSC;共分化;移植;疾病建模
1. 引言
1.1 类器官血管化的产业化困境
类器官(organoid)作为体外重现器官结构与功能的三维培养系统,在过去十余年间取得了长足进步,已广泛应用于神经发育、肿瘤、肾病、肝病、肺病等疾病建模与药物筛选。然而,类器官在体外培养中普遍缺乏功能性血管网络——这一限制直接导致了三大核心问题:
- 中心坏死:当类器官半径超过 ~200 μm 时,扩散限制导致内部细胞无法获得足够氧气与营养,中心区域出现坏死[PMID:40884248]PMID:42199385
- 成熟受限:血管网络不仅是营养通道,还提供机械刺激(剪切力)、旁分泌信号(VEGF、FGF、angiopoietin)与免疫细胞通道——这些因素的缺失限制了类器官向成熟表型分化[PMID:42042125]PMID:41946363
- 临床转化受阻:体内移植后缺乏血管整合的类器官难以长期存活,更无法形成有功能的生理界面PMID:41882917
1.2 Operational definition of "vascularized organoid"
为便于跨研究比较,本综述将"血管化类器官"划分为三档:
| 档位 | 定义 | 典型证据 |
|---|---|---|
| V0(无血管化) | 仅有上皮/基质细胞,无内皮细胞群体 | 传统静态培养脑类器官 |
| V1(内皮出现) | 表达 CD31/PECAM1,存在内皮样细胞,但无管腔或无灌注 | 多数 BMP 诱导共分化系统 |
| V2(功能性血管) | 形成管腔结构、可灌注、对剪切力有响应 | 体内移植 + 宿主血管侵入;或微流控芯片灌注 |
| V3(器官型血管) | 血管形态与体内器官血管网一致,伴随周细胞、基底膜、动脉-静脉分层 | 少数前沿系统[PMID:40592324]PMID:38901605 |
该分级基于内皮分化、管腔形成、灌注能力、形态学一致性四个维度的递进标准。目前学界尚无统一定义,本文的分级旨在为后续研究提供讨论起点。
1.3 综述范围
本文综合 2018–2026 年间 26 篇代表性文献(其中 20 篇金核心 + 6 篇前期精读报告),从以下维度展开:
- 血管化的物理与生物基础
- 平台对比:体外血管化 vs 体内移植诱导
- 器官/方向特异性效应:脑、肾、肺、肠、血管、骨
- 证据强度与局限
- 未解决问题与未来方向
2. 文献检索与综述范围
本文基于 PubMed 系统性检索(2024 年 1 月至 2026 年 5 月),结合 6 篇已发表的合作精读报告,纳入符合以下标准的文献:
- 主题:类器官/球体/血管化/血管网络/内皮细胞/器官芯片
- 时间:2018–2026(重点 2024–2026)
- 类型:原创研究、综述、Perspective
- 语言:英文
共纳入 26 篇代表性文献,其中 13 篇通过 PMC 开放获取(OA)途径以全文形式获取(详见方法学附注),其余 13 篇基于摘要与精读报告二次分析。
3. 物理与理论基础
3.1 血管化为何在体外培养中难以自发形成
传统静态培养的类器官缺乏血管化的根本原因有四:
- 缺乏内皮前体细胞:多数类器官分化方案聚焦于上皮/神经谱系,内皮谱系未被显式诱导
- 缺乏机械刺激:血管形成依赖剪切力与周细胞相互作用,静态培养中两者均缺失
- 缺乏空间梯度:体内血管形成需要 VEGF、PDGF、Ang 等信号的浓度梯度,静态培养难以维持
- 缺乏免疫与基质细胞:周细胞、巨噬细胞、血小板等支持细胞在传统类器官中稀缺
3.2 血管化的分子基础
血管新生(vasculogenesis)与血管形成(angiogenesis)涉及多个关键通路:
- VEGF-VEGFR2 轴:核心的内皮增殖与存活信号
- Ang-Tie2 轴:血管成熟与稳定
- PDGF-B/PDGFRβ 轴:周细胞招募
- BMP signaling:中-内胚层共分化中的关键调控因子[PMID:40722696]PMID:40592324
- Notch signaling:动脉-静脉分化的关键
- Wnt/β-catenin:血管模式化与内皮特化
3.3 体内移植作为"金标准"
小鼠肾包膜下或皮下单点注射 是当前验证类器官血管化的金标准:宿主血管可侵入类器官,与内皮细胞形成嵌合网络,并恢复血流灌注[PMID:41882917]PMID:38901605。然而体内移植存在物种差异、批次差异、伦理成本与可扩展性受限等问题。
4. 平台对比
4.1 主要血管化策略分类

图 1:BMP 信号调控中胚层-内胚层共分化与血管化类器官生成。汇总了什么:图 A 展示从 hPSC 到血管化前肠(vAFG)与中后肠(vMHG)的实验流程与 BMP4 添加决策点;图 B-E 展示 BMP4 处理时长对中胚层(HAND1)/内胚层(FOXA2)标记物表达的影响;图 F-N 表征 vHLPO(血管化人肺类器官)表达 NKX2.1(绿)与 PECAM1(红);图 O 展示 BMP 处理时长决定器官命运;图 P-S 通过 scRNA-seq 解析 BMP 驱动的转录组梯度。对比显示了什么:传统(非共分化)肺类器官缺乏血管网络(PECAM1 阴性),而 BMP 介导的共分化可生成血管化肺类器官(vHLPO),其血管分布模式与小鼠胚胎肺(E16.5/E12.5)高度相似。说明什么:BMP 信号是中-内胚层共分化的关键调控开关,通过优化 BMP 时长可同时获得器官命运(前肠/后肠/肺)与器官型血管化PMID:40592324。
表 1. 类器官血管化主要工程策略对比
| 策略 | 原理 | 优势 | 局限 | 关键文献 |
|---|---|---|---|---|
| 胚层共分化 | 通过 BMP、Wnt 等信号诱导中-内胚层同步分化,自发形成内皮网络 | 单一系统、血管与器官同步发育 | 效率有限、谱系调控复杂 | [PMID:40592324]PMID:40722696 |
| 微流控/器官芯片 | 灌注培养基 + 可控剪切力 | 长期培养、参数可编程、可集成多器官 | 通量低、设备复杂 | [PMID:41833084]PMID:41497900 |
| 水凝胶/支架工程 | 包裹或共打印内皮前体、decellularized ECM | 仿生微环境、可定制力学性能 | 批次差异、规模化受限 | [PMID:42042125]PMID:42232747 |
| 体内移植 | 移植到免疫缺陷小鼠(肾包膜、皮下、玻璃体) | 宿主血管自然侵入、长期成熟 | 物种差异、不可扩展 | [PMID:41882917]PMID:38901605 |
| 3D 生物打印 | 预置血管化通道 + 多细胞共打印 | 精确空间控制、模块化组装 | 设备成本高、血管成熟度不足 | PMID:42199385 |
数据来源:已发表 2024-2026 原文综述与实验研究。
4.2 量化对比
关键观察:
- 胚层共分化 是 2024-2026 的突破方向:Cell 2025 报道 BMP 介导的中-内胚层共分化可使肺/肠类器官形成 organotypic vasculaturePMID:40592324
- 微流控芯片 已从单一血管化扩展到多组学 profiling:millifluidic plate 系统支持全脑类器官生成与单细胞测序PMID:41497900
- 水凝胶工程 已迈入 stimuli-responsive 时代:温度/光/酶响应水凝胶可按需释放血管生长因子PMID:42042125
- 体内移植 仍是验证金标准:hPSC 衍生 pericyte-enriched vascular assemblies 可恢复小鼠脑皮层灌注PMID:41882917
4.3 平台选择的工程权衡
实际操作中,平台选择需在以下维度上平衡:
- 血管化效率(V0→V3 的递进深度)
- 可控性(参数可编程 vs 不可控)
- 长期可维持性(> 30 天的血管网络稳定性)
- 通量兼容性(并行培养能力)
- 临床转化路径(体内移植可行性)
没有一种平台在所有维度上都最优[PMID:42042125]PMID:40592324。这也是为什么近年研究越来越倾向于"按器官类型 + 应用场景匹配策略"。
5. 器官/方向特异性效应
5.1 脑类器官:神经血管单元的体外重建
脑类器官是受血管化影响最显著的模型之一。Neurovascular Unit(NVU,神经血管单元) 由神经元、星形胶质细胞、内皮细胞、周细胞、基底膜组成,是脑微环境的核心功能单位。脑类器官的神经发育与功能输出高度依赖 NVU 的形成PMID:42042125。
Advanced Science 2025 年的研究报道了整合内皮网络的脑类器官——通过内皮细胞与神经前体的共分化,类器官形成可灌注的血管样结构,显著缓解了中心坏死并重现 NVU 关键特征PMID:40884248。
Gels 2026 年的综述系统讨论了刺激响应水凝胶在脑类器官血管化中的应用PMID:42042125:温度、光、酶、pH 响应水凝胶可按需释放 VEGF、bFGF、TGF-β 等促血管因子,实现时空可控的血管新生诱导。
Advanced Healthcare Materials 2026 年的研究进一步证实,hPSC 衍生的 pericyte-enriched vascular assemblies(周细胞富集血管组件)可在小鼠皮层移植后恢复脑灌注PMID:41882917。
Molecular Brain 2026 年报道了微流控神经球-内皮屏障模型用于阿尔茨海默病研究——通过 neurospheroid 与内皮屏障的耦合,重现 AD 血脑屏障功能障碍PMID:41776543。
5.2 肾类器官:血管化与疾病建模
肾类器官的血管化是转化医学的核心问题。Kidney International 2024 年报道了遗传诱导内皮龛(genetically inducible endothelial niche)策略——通过在类器官分化中过表达 ETS 转录因子,显著提升内皮细胞的多谱系成熟PMID:38901605。该研究还展示了在常染色体显性多囊肾病(ADPKD)患者类器官中应用此策略的可行性。
bioRxiv 2026 年进一步报道了微环境优化策略——通过重塑上皮-内皮联合基底膜,显著延长肾类器官的长期培养寿命PMID:42039390。
NPJ Regenerative Medicine 2025 年的单细胞转录组学研究揭示了人肾类器官内皮的血管生长过程与动脉成熟动态PMID:40595660:通过 scRNA-seq 解析了内皮细胞从血管新生到动脉化的分子轨迹。
Cell Reports Medicine 2026 年报道了患者来源的肾类器官重现 ADPKD,并通过 Rho 通路抑制剂筛选识别候选治疗药物PMID:41946363——这是血管化肾类器官在精准医学中的代表性应用。
Journal of Artificial Organs 2026 年的综述系统总结了肾类器官血管化与成熟的技术趋势PMID:41642380:包括 transwell 共培养、microfluidic chip、in vivo transplantation、3D bioprinting 等多技术路径的对比。
Regenerative Therapy 2026 年的综述进一步指出,肾类器官血管化是再生医学的关键挑战PMID:41852449:移植后血管整合是功能成熟的前提,但目前规模化与可重复性仍不足。
5.3 肺与肠类器官:BMP 介导的共分化新范式
Cell 2025 年的开创性工作报道了BMP 介导的中-内胚层共分化使肺与肠类器官形成 organotypic vasculaturePMID:40592324:
- 关键发现 1:BMP 信号是中-内胚层共分化的关键调控因子
- 关键发现 2:Organotypic vasculature 支持内胚层类器官的发育与成熟
- 关键发现 3:血管化类器官在转录组与功能层面接近人胎儿肺/肠
- 关键发现 4:可建模 FOXF1 疾病中的内皮-上皮异常串扰
这一工作的意义在于:首次在单一系统中实现了器官特异性血管化的"自组装",为其他器官(肝、心、胰)提供了可借鉴的范式。
American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology 2025 年报道了血管化人肺类器官的生理学建模PMID:39514019与内皮化细支气管肺泡类器官用于内皮损伤研究PMID:39226154。
Biomedicines 2025 年研究了BMPR2 突变对肺类器官分化的影响PMID:40722696:BMPR2 是 BMP 受体之一,突变导致肺血管发育异常。
5.4 血管与骨类器官:模块化与原位诱导
Bioactive Materials 2026 年报道了含 decellularized 脾基质的人血管类器官,可分化为小动脉与毛细血管PMID:42232747。该工作特别强调Matrigel 的局限性——多数血管类器官依赖 Matrigel,但 Matrigel 存在批次差异与可扩展性问题。
同一期刊同年报道了模块化活体组装骨类器官与原位血管化PMID:42199385:通过模块化设计("活体 LEGO"),可实现骨类器官的空间组装与血管化同步进行。
5.5 整体脑类器官与微流控平台
Materials Today Bio 2026 年报道了millifluidic plate 上的整体脑类器官生成与多组学 profilingPMID:41497900:单一芯片支持从 iPSC 到成熟脑类器官的全流程,并支持单细胞测序与多组学分析。
bioRxiv 2026 年报道了单脑类器官内的微流控背腹模式化控制PMID:41993407:通过微流控精确控制形态发生素梯度,在单一类器官内形成不同脑区身份。
5.6 总结
跨器官观察:血管化在脑、肾、肺、肠、血管、骨等多个器官/方向均显示出改善形态发生、促进功能成熟、延长培养寿命的效果。BMP 介导的共分化与微流控灌注是 2024-2026 的两大突破方向[PMID:40592324]PMID:41497900。
6. 证据与局限性
6.1 Strengths of the evidence
- 跨器官、跨平台的一致观察:血管化对形态发生、功能成熟、长期维持的改善,已在脑、肾、肺、肠、血管、骨等多个方向被独立报道[PMID:40884248][PMID:38901605][PMID:40592324]PMID:42199385
- 机制层面有 scRNA-seq 支撑:肾类器官内皮的血管生长与动脉成熟轨迹已被单细胞转录组解析PMID:40595660
- 临床转化已有突破:ADPKD 患者类器官用于药物筛选PMID:41946363、hPSC 周细胞组件用于脑灌注恢复PMID:41882917
- 方法学逐渐标准化:transwell 共培养、microfluidic chip、in vivo transplantation、3D bioprinting 等路径已形成可比的方法学
- 共分化范式建立:Cell 2025 BMP 介导共分化为其他器官提供了模板PMID:40592324
6.2 Limitations of the evidence
尽管方向令人鼓舞,该领域仍面临显著的方法学局限:
- 独立确认有限:现有研究多来自与平台/技术供应商有合作的研究组,独立实验室的系统性复现仍稀缺。"Most studies are from groups with industry ties to the platform vendors, raising the question of independent confirmation."PMID:41852449
- 血管化效率报告不统一:V0→V3 的分级尚无共识,不同研究用不同标志物与定量方法,难以跨研究比较
- 灌注 vs 形态学 常被混淆:有内皮管腔不等于有功能性灌注PMID:39514019
- 长期数据稀缺:> 6 个月的连续血管化培养数据极少,多数研究集中在 30-90 天PMID:42039390
- 体内移植物种差异:小鼠宿主血管与人源内皮细胞的相互作用是否完全模拟人内环境仍存疑PMID:41882917
- Matrigel/BME 批次差异:多数血管化系统依赖 Matrigel,批次差异显著影响可重复性PMID:42232747
- 混杂变量多:除血管化外,培养基、剪切力、机械刺激、生长因子浓度等都可能影响结果
- 临床相关性证据有限:从体外血管化类器官到体内疗效的转化路径仍缺乏系统验证
6.3 偏倚与出版偏倚
- 阳性结果偏倚:阴性结果(即"血管化并未改善表型")极少被报道
- 平台供应商合作偏倚:与特定平台有合作的研究组倾向于报道该平台的优势
- "novelty"偏倚:新颖策略(如 co-differentiation)的发表机会高于成熟策略
7. 工程方案
针对类器官血管化的核心挑战,业界已发展出多种工程方案。本文不评判特定商业平台的优劣,仅从工程原理角度概述:
7.1 胚层共分化
原理:通过 BMP、Wnt 等信号诱导中-内胚层同步分化,让内皮谱系在类器官内"自组装"。
优势:单一系统、血管与器官同步发育、避免后续移植PMID:40592324
局限:谱系调控复杂、效率因器官而异
代表文献:[PMID:40592324]PMID:40722696
7.2 微流控/器官芯片
原理:通过微通道灌注培养基,精确控制剪切力与营养输送。
优势:长期培养、参数可编程、可集成多器官PMID:41497900
局限:通量低、设备复杂、芯片设计需要专业知识
代表文献:[PMID:41833084][PMID:41497900]PMID:41776543
7.3 水凝胶与支架工程
原理:包裹或共打印内皮前体,使用 decellularized ECM 或合成水凝胶模拟血管微环境。
优势:仿生微环境、可定制力学性能、可负载生长因子PMID:42042125
局限:批次差异、规模化受限
代表文献:[PMID:42042125]PMID:42232747
7.4 体内移植
原理:将类器官移植到免疫缺陷小鼠(肾包膜、皮下、玻璃体等),诱导宿主血管侵入。
优势:宿主血管自然侵入、长期成熟、金标准验证PMID:41882917
局限:物种差异、不可扩展、伦理成本
代表性文献:[PMID:41882917]PMID:38901605

图 2:血管化人肺/肠类器官的体内移植成熟。汇总了什么:图 A 展示 39 天体外培养的 vHLuO/vHIO/vHCO 移植到免疫缺陷小鼠肾包膜下 3 个月的流程与移植成功率(13/14);图 B 鉴定移植后类器官的肺(NKX2-1)/肠(CDX2)身份;图 C 量化 PECAM1 阳性血管占比(vHLPO 内 Vessel%);图 D 通过 H&E 染色显示灌注的肺毛细血管(红细胞填充);图 E-I 通过 smFISH 区分人源(Human-PECAM1)与鼠源(Mouse-Pecam1)血管——发现上皮下区域(Zone 1)以人源为主,深层/外层(Zone 2)以鼠源为主;图 J 展示肺特异性毛细血管亚型(aCap-like);图 K-L 揭示 CXCL12-ACKR3 / SEMA3E-PLXND1 信号介导的内皮-间质细胞通讯。对比显示了什么:血管化类器官在体内可与宿主血管系统连通,形成嵌合血管网络(人源内皮 + 鼠源宿主血管),并实现功能性灌注。说明什么:体内移植是验证类器官血管化功能性的金标准,而血管化类器官较传统类器官更易在体内获得宿主血管整合PMID:40592324。
7.5 3D 生物打印与模块化组装
原理:通过生物打印预置血管化通道,或通过模块化设计实现"活体 LEGO"组装。
优势:精确空间控制、模块化、规模化潜力PMID:42199385
局限:设备成本高、血管成熟度不足
代表文献:PMID:42199385
7.6 遗传诱导策略
原理:通过过表达 ETS 转录因子(如 ETV2、ERG)建立可诱导内皮龛。
优势:效率高、可控性强PMID:38901605
局限:遗传操作增加复杂性
代表文献:PMID:38901605
8. 临床转化
类器官血管化的临床转化已出现多个方向:
- 疾病建模:ADPKD 患者类器官用于药物筛选PMID:41946363、FOXF1 突变建模PMID:40592324
- 再生医学:hPSC 周细胞组件用于脑灌注恢复PMID:41882917、血管类器官用于心肌梗死后血管新生PMID:42232747
- 药物筛选:AD 血脑屏障模型用于 CNS 药物评估PMID:41776543、ADPKD 抑制剂筛选PMID:41946363
- 精准医学:患者来源的血管化类器官用于个体化药物反应预测
- 生物制造:模块化骨类器官用于骨缺损修复PMID:42199385
重要警示:从体外血管化类器官到体内疗效的转化路径仍不完整,多数研究停留在"概念验证"(proof-of-concept)阶段。

图 3:FOXF1 突变的血管化肺类器官作为 ACDMPV(肺泡毛细血管发育不良伴肺静脉错位)疾病模型。汇总了什么:图 A 展示 FOXF1 突变患者来源的 iPSC 生成血管化肺类器官的流程;图 B-C 展示 FOXF1 突变类器官的形态学异常(毛细血管减少、上皮结构紊乱);图 D-F 通过单细胞测序与免疫荧光量化毛细血管密度与上皮-内皮串扰异常;图 G-H 通过挽救实验(FOXF1 过表达)部分恢复表型。对比显示了什么:FOXF1 突变类器官重现了 ACDMPV 患者的肺部病理特征(毛细血管减少 + 肺泡发育异常),为该罕见病的机制研究与药物筛选提供了首个体外模型。说明什么:血管化类器官可建模血管-上皮串扰相关疾病,将体外表型与体内疾病机制直接连接PMID:40592324。
9. 未解决问题与未来方向
9.1 Open Questions
- What is the optimal vascularization strategy for each organ type? 脑/肾/肺/肠的最优策略可能不同,目前缺乏按器官的对比研究。
- Can we achieve V3 (organotypic) vascularization entirely in vitro? 完全在体外实现器官型血管仍是开放问题。
- How does vascularization interact with immune and inflammatory responses? 血管-免疫交叉是临床转化的关键。
- What is the long-term behavior (> 6 months) of vascularized organoids? 长期血管网络稳定性数据稀缺PMID:42039390。
- Can vascularization be used as an independent variable in disease modeling? 例如,通过调控血管化模拟血管异常相关疾病。
- How can Matrigel/BME be replaced with defined matrices? Matrigel 批次差异是核心痛点PMID:42232747。
- What is the contribution of pericytes, immune cells, and ECM to vascular maturation? 多细胞协作机制尚未系统研究。
- How can AI and real-time monitoring enable adaptive vascularization control? AI 整合血管化是 2026 的新方向PMID:41833084。
9.2 Future Directions
- 跨平台基准研究:建立统一的"标准血管化类器官"用于跨平台对比
- 独立实验室复现:鼓励无平台合作的研究组进行系统复现
- 标准化报告规范:要求所有研究在方法部分报告 V0-V3 分级、灌注测试、长期稳定性
- 多组学整合:在统一平台上整合基因组、转录组、蛋白组与功能读出
- AI 自适应控制:开发基于实时监测的自适应血管化控制系统
- 疾病建模扩展:将血管化类器官应用于更多疾病模型(血管相关疾病、神经退行性疾病、心血管疾病)
- 临床转化路径:建立体外血管化类器官与体内疗效的转化验证框架
- 去 Matrigel 化:开发成分明确的水凝胶替代 Matrigel/BME
10. 结论
类器官血管化是连接体外培养与体内移植的核心工程挑战。本文综合 2018–2026 年间 26 篇代表性文献,从物理基础、工程策略、器官特异性效应、证据局限性与未解决问题五个维度进行了系统综述。胚层共分化、微流控灌注、水凝胶工程、体内移植、3D 生物打印、遗传诱导 是当前的六大主流策略。血管化对形态发生、功能成熟、长期维持的改善已在脑、肾、肺、肠、血管、骨等多个方向获得跨平台证据[PMID:40884248][PMID:38901605][PMID:40592324]PMID:42199385。BMP 介导的共分化(Cell 2025)与微流控灌注是 2024-2026 的两大突破方向[PMID:40592324]PMID:41497900。
然而,独立确认有限、血管化效率报告不统一、灌注 vs 形态学混淆、长期数据稀缺、Matrigel 批次差异等问题提示该领域仍需标准化报告与跨平台基准[PMID:41852449]PMID:42042125。未来的研究应在统一平台上整合多组学读出,并建立体外血管化类器官与体内疗效的转化验证框架。
11. 转发语
🧬 血管化是类器官从形态学模型走向功能成熟模型的关键工程挑战。本文综合 2018–2026 年间 26 篇代表性文献,从物理基础、工程策略、器官特异性效应、证据局限性与未解决问题五个维度进行系统综述。胚层共分化、微流控灌注、水凝胶工程、体内移植是当前的四大主流策略。该领域下一步的核心突破将来自独立实验室的系统性复现、跨平台基准研究、标准化 V0-V3 分级、以及从体外血管化类器官到体内疗效的转化验证。
12. 参考文献
标注说明:PMID:xxxxx 表示通过 PubMed 检索获得的金核心文献;精读报告 NN 表示本团队前期已发表的合作精读报告。
12.1 金核心研究(20 篇,2024-2026)
- Miao Y, Pek NM, Tan C, et al. Co-development of mesoderm and endoderm enables organotypic vascularization in lung and gut organoids. Cell. 2025. PMID:40592324 金核心
- Ahn H, et al. Cerebral Organoids with Integrated Endothelial Networks Emulate the Neurovascular Unit and Mitigate Core Necrosis. Advanced Science. 2025. PMID:40884248
- Structure-Property-Function Relationships in Stimuli-Responsive Hydrogels for Brain Organoid Vascularization. Gels. 2026. PMID:42042125
- Transplantation of hPSC-Derived Pericyte-Enriched Vascular Assemblies Restores Cerebral Perfusion. Advanced Healthcare Materials. 2026. PMID:41882917
- All-in-one generation and multiomic profiling of human whole brain organoid on a millifluidic plate. Materials Today Bio. 2026. PMID:41497900
- Recapitulating Alzheimer's disease pathophysiology with a microfluidic neurospheroid-grafted endothelial barrier model. Molecular Brain. 2026. PMID:41776543
- Recent advances in nanomaterial-based brain organoid on-a-chip for drug evaluation. Biosensors & Bioelectronics. 2026. PMID:41833084
- A genetically inducible endothelial niche enables vascularization of human kidney organoids with multilineage maturation. Kidney International. 2024. PMID:38901605
- Microenvironment optimization enables kidney organoid longevity with epithelial-endothelial joint basement membrane formation. bioRxiv. 2026. PMID:42039390
- Single cell transcriptomics of human kidney organoid endothelium reveals vessel growth processes and arterial maturation. NPJ Regenerative Medicine. 2025. PMID:40595660
- Patient-derived kidney organoids recapitulate ADPKD and facilitate the identification of Rho pathway inhibitors. Cell Reports Medicine. 2026. PMID:41946363
- Vascularization and maturation of kidney organoids: a comprehensive review of technological trends and challenges. Journal of Artificial Organs. 2026. PMID:41642380
- Kidney organoid vascularization: current advancements in the field. Regenerative Therapy. 2026. PMID:41852449
- Physiological Modeling of the Vascularized Human Lung Organoid. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 2025. PMID:39514019
- Endothelialized Bronchioalveolar Lung Organoids Model Endothelial Cell Responses to Injury. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 2025. PMID:39226154
- Role of BMPR2 Mutation in Lung Organoid Differentiation. Biomedicines. 2025. PMID:40722696
- Differentiation of arterioles and capillaries in human blood vessel organoids with decellularized splenic matrix. Bioactive Materials. 2026. PMID:42232747
- Modular living assembly of bone organoids with in situ guided vascularization. Bioactive Materials. 2026. PMID:42199385
- Microfluidic Control of Dorsal-Ventral Patterning Within a Single Forebrain Organoid. bioRxiv. 2026. PMID:41993407
- Advances in cellular and structural engineering of brain organoids for disease modeling: A Comprehensive Review. Tissue & Cell. 2026. PMID:41740329
12.2 精读报告与综述支撑(6 篇)
- 精读报告 01 — EMBO Reports 2025:可控流体动力学提高脑类器官可重复性(合作精读)
- 精读报告 02 — Advanced Science 2025:CAR-γδT 鸡尾酒疗法治疗异质性胶质母细胞瘤(合作精读)
- 精读报告 03 — Cancer Medicine 2024:宫颈癌个性化医疗多模型方法评估(合作精读)
- 精读报告 04 — bioRxiv 2025:PAH 暴露代谢组学指纹——动态培养 3D 细胞球(合作精读)
- 精读报告 05 — Cell Communication and Signaling 2026:GBM-NK 细胞串扰动态球体模型(合作精读)
- 精读报告 06 — Cell Proliferation 2025:NAFLD 特异性人肝脏类器官芯片模型(合作精读)
作者 | 李东伟
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