本文开端：盛合瑞类器官、类器官学社

肝脏，这个身体中至关迫切的器官，其细胞孕育的玄机正迟缓被揭开。“类器官之父”Hans Clevers团队最新接洽发现，东谈主类胎儿和成东谈主肝细胞类器官在孕育进程中展现出人大不同的特征和要求。接洽东谈主员通过对东谈主类肝细胞类器官的有丝分裂原和代谢明锐性进行详备分析，揭示了胎儿和成东谈主肝细胞类器官在孕育要求上的各异。这项接洽为咱们揭开了肝脏细胞孕育背后的玄机，为慢性肝病救济和再生医学提供了新的想路。让咱们一齐探索这个留连忘返的限制，了解肝脏细胞孕育的关节要乞降机制。

著作先容

题目：Mapping of mitogen and metabolic sensitivity in organoids defines requirements for human hepatocyte growth杂志：Nature Communications影响因子：IF=14.7发表时刻：2024年5月

#1

接洽配景

Background

面前，咱们对肝细胞在发育与再生进程中的孕育机制过火所需要求的知道尚显不及。以往的接洽主要鸠合在啮齿类动物模子上，而对东谈主类肝细胞孕育和再生的具体机制了解仍较为有限。通过深刻接洽肝细胞类器官的孕育进程，咱们不错更理会地揭示肝细胞孕育的关节因素和要求，这关于优化救济性再生涯谋，颠倒是针对慢性肝病的救济，具有极其迫切的意旨。

#2

接洽想路

Methods

从胎儿肝脏组织中诞生了东谈主类胎儿肝细胞（FH）类器官系列。通过单细胞分析和基因抒发变化的时刻分析来进行践诺计谋。探究IL6补充和FXR激活对类器官孕育和脂质代谢的影响。开采了一种纯属决议，以改善FH类器官的培养要求。

#3

接洽成果

Results

1. 东谈主胎儿肝脏肝细胞类器官诞生的时刻分辨转录组特征

接洽团队旁边来自两个供体的胎儿肝脏组织，通过接种肝细胞悬浮液至肝细胞特异性扩增培养基上的基底膜提真金不怕火物(BME)穹丘中，班师教学了胎儿肝细胞(FH)类器官。在播撒后的短时刻内，类器官脱手变成并迟缓扩张。免疫荧光特点分析阐明了这些类器官为胎儿肝细胞，何况它们发扬出肝细胞特有的标志物，但穷乏胆管细胞标志物。通过单细胞RNA测序时刻，发现FH类器官中细胞具有一致肝细胞身份，且具有活跃的糖/脂代谢和药物代谢基因抒发。此外，通过mRNA测序和主因素分析(PCA)，接洽东谈主员不雅察到了类器官孕育进程中权臣的转录组变化，这些变化被辞别为七个不同的基因簇，每个簇均裸泄漏私有的时刻动态，波及能量需求、增殖反应、非肝细胞秀美的褪色、细胞因子信号、细胞质运输、未折叠卵白反应以及脂质代谢等多个方面（图1）。

图1

2. 增殖和脂质代谢之间的逆转录组关系是肝细胞类器官孕育的基础

组织簇2和7的基因抒发趋势揭示了代谢和增殖之间的反向关系对类器官孕育的迫切性。通过对FH类器官系早期转录组反应的单细胞分析，不雅察到播撒后24小时内存在权臣的转录组变化，颠倒是细胞周期和DNA复制基因的上调以及代谢关联基因的下调。这种变化强调了Wnt信号在类器官孕育中的迫切性，并揭示了脂质稳态在多个水平上的复杂篡改。此外，接洽东谈主员还评估了单细胞类器官孕育进程中脂滴的存在，发现播撒后短时刻内细胞会积聚脂滴，但随后在分裂进程中赶紧褪色。这些不雅察成果访佛于啮齿动物部分肝切除后的一霎脂质表型和代谢增素性转录组重邻接，但暂时脂肪变性的发善良关联性尚待进一步接洽（图2）。

图2

3. 基于孕育信息信号的东谈主胎儿肝细胞类器官纯属

接洽发现，固然去除Wnt信号中的RSPO1对类器官孕育无权臣影响，但去除CHIR会导致类器官赶紧亏损。在探索其他促进纯属的因素时，接洽聚焦于HNF4α和CREB这两个在肝脏代谢调控中起中枢作用的分子，并加入了福斯克林（FSK）和地塞米松（DEX）。成果裸露，类器官的步地赶紧转动为具有厚壁的结构，脱手增殖，并至少能存活3周，且细胞发扬出纯属肝细胞的典型特征，如多角形步地、体积增大、双核细胞增多等。进一步分析裸露，纯属培养基中多种CYP和胆汁酸转运体SLC10A1 (NTCP)的抒发加多。这些成果标明，通过转录组干豫孕育关联信号不错有用地终了FH类器官的进一步纯属（图3）。

图3

4. 影响东谈主胎儿肝细胞类器官孕育的因素坚决

通过转录组组织数据集，接洽团队在类器官孕育的早期阶段识别了假设的非肝细胞繁衍因子，这些因子在多种肝细胞存在的情况下发扬出了特定的基因抒发特征。其中，基因簇5发扬出一霎的炎症样反应，与白细胞介素（颠倒是IL-6）的权臣抒发关联。为了区分这些因子是肝细胞自主产生还横暴肝细胞繁衍，团队相比了两个转录组数据集的基因抒发趋势，发现白细胞介素主要发祥于非肝细胞，而EGF家眷配体则可能是肝细胞自主产生的。进一步的功能性分析裸露，FH类器官对多种细胞因子和孕育因子明锐，其中NRG1、IL6和IL11权臣促进了类器官的孕育。此外，与多种肝脏疾病关联的il-1β也促进了FH类器官的孕育（图4）。

图4

5. 东谈主类成东谈主肝细胞类器官的脱手孕育效法胎儿的反应，但早期停滞

通过罗致与FH类器官接洽的践诺能力和扩增培养基，旁边两个不同庚岁段的买卖原代东谈主肝细胞(PHH)进行评估，发现这些细胞在7天内能变成小的类器官，但随后孕育停滞，何况传代后无法连续孕育。通过转录组分析，发现两名PHH供者的转录组学趋势基本相同，标明肝细胞孕育各异在出死后已赶紧笃定。进一步分析裸露，成东谈主肝细胞的早期反应访佛于胎儿肝细胞，但随后在类器官传代后，逆增殖-脂质代谢转录组关系未能重启，导致转录组反应趋于平安。此外，脂质代谢关联基因和软弱秀美CDKN1A(p21)的抒发变化进一步证实了孕育停滞的欢欣（图5）。

图5

6. 通过重新均衡细胞代谢现象改善东谈主类成东谈主肝细胞类器官孕育

通过测试多种孕育因子，发现IL-6的补充权臣促进了PHH的孕育，但随后出现自愿的脂质积聚和细胞分裂减少。为逆转这种软弱欢欣，接洽东谈主员补充了FXR，发现同期补充IL6和FXRa（FXR昂然剂）能权臣促进PHH类器官的强盛孕育和再生，同期幸免脂质积聚。进一步，咱们旁边BMP拮抗剂Noggin促进类器官的再生，并在两个年青供体的PHH中终明晰至少4个月的连气儿扩增。

对IL6+FXRa处治的PHH类器官进行表征，成果裸露其呈现典型肝细胞步地，抒发纯属肝细胞标志物，且未检测到未纯属或胆管细胞标志物。单细胞RNA测序揭示了肝细胞标志物的凡俗抒发，包括与细胞色素P450关联的基因，以及高凝固性群体的特征抒发。此外，IL6靶基因和受FXR信号扼制的基因抒发模式进一步考据了IL6+FXRa信号的活性。平直相比PHH类器官与胎儿肝细胞（FH）类器官的单细胞特征，揭示了它们在细胞构成和抒发模式上的各异，这些各异反应了胎儿和成东谈主肝细胞在类器官培养中的不同孕育需求（图6、7）。

图6

图7

小结

本接洽通过对东谈主类肝细胞器官的有丝分裂原和代谢明锐性进行图谱分析，揭示了胎儿和成东谈主肝细胞类器官在孕育要求上的各异。接洽发现，东谈主类胎儿肝细胞类器官和成东谈主原代肝细胞器官在孕育进程中存在显然的转录组各异，尤其是在有丝分裂和代谢方面。胎儿肝细胞类器官在孕育初期发扬出加多的增殖信号和扼制的代谢信号，而成东谈主肝细胞类器官则在孕育进程中赶紧出现增殖和代谢失衡，导致脂肪变性和类器官孕育停滞。这些发现为计算促进胎儿和成东谈主肝细胞类器官孕育的培养要求提供了迫切萍踪，有望为慢性肝病的救济和再生涯谋提供新的想路。

参考文件

Hendriks D, Artegiani B, Margaritis T, Zoutendijk I, Chuva de Sousa Lopes S, Clevers H. Mapping of mitogen and metabolic sensitivity in organoids defines requirements for human hepatocyte growth. Nat Commun. 2024 May 13;15(1):4034. doi: 10.1038/s41467-024-48550-4. PMID: 38740814; PMCID: PMC11091073.

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