体外人类肝脏模型对于化合物代谢/毒性筛选、疾病建模和再生医学是不可或缺的。诱导多能干细胞衍生人肝细胞样细胞（iHeps）虽解决了原代人肝细胞（PHHs）的来源限制，但其功能成熟度仍是应用瓶颈。在发育过程中，未成熟的肝母细胞通过与间充质、内皮等非实质细胞（NPCs）的时空相互作用实现功能成熟，体外模拟该过程对于阐明iHep成熟的关键调节因子至关重要。
近期，美国伊利诺伊大学芝加哥分校研究团队采用高通量液滴微流控技术，将诱导多能干细胞衍生肝细胞样细胞（iHeps）包裹于直径约250μm的单分散I型胶原微凝胶中构建微组织，再用不同非实质细胞（NPCs）包覆微组织，置于微孔板培养。结合Transwell插入物实现动态异源信号模拟，同时通过细胞因子阵列、基因表达分析、免疫染色等评估iHeps成熟度。相关研究以“Engineered microtissues to model the effects of dynamic heterotypic cell signaling on iPSC-derived human hepatocyte maturation”为题目，发表在期刊《Acta Biomaterialia》上。
本文要点：
1、本研究利用高通量液滴微流控技术，将诱导多能干细胞衍生的人肝细胞样细胞（iHeps）封装于单分散I型胶原微凝胶中构建微组织，并包覆不同非实质细胞（NPCs），以研究动态异型细胞信号对iHep成熟的影响。
2、研究发现，与成体肝星状细胞、门静脉成纤维细胞、真皮成纤维细胞和人脐静脉内皮细胞相比，胚胎成纤维细胞和肝窦内皮细胞（LSEC）在长达4周以上的培养中能最有效地促进iHep成熟。
3、通过Transwell共培养模拟动态信号交互，发现先引入胚胎成纤维细胞信号、后引入LSEC信号的顺序可诱导最高水平的iHep成熟。
4、细胞因子谱分析揭示了不同共培养模式下独特的分泌特征，并验证了基质细胞衍生因子-1α对iHep成熟的促进作用。基因表达分析表明，LSEC/iHep微组织表现出与成人原代肝细胞相似的成熟特征。
图1：微组织的制备与培养
图2：间充质细胞对微组织中iHep成熟的影响
图3：内皮细胞对微组织中iHep成熟的影响
图4：间充质细胞与内皮细胞刺激对iHep成熟影响的比较
图5：NPC与iHep的距离（直接接触vs.间接旁分泌）对iHep成熟的作用
图6：NPC动态旁分泌信号对iHep成熟的影响
图7：NPC/iHep微组织的细胞因子分泌谱
图8：LSEC/iHep微组织的RNA测序分析
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.actbio.2025.03.020
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