原代肝细胞是指从动物肝脏分离后立即进行培养的肝细胞。利用成人原代肝细胞（adult primary human hepatocyte, PHH）分化培养所获得的肝脏类器官，因为保留了体内的生理环境、肝细胞的完整形态和生理功能，因此被广泛视为体外药物代谢实验和肝细胞培养模型的“金标准”，对于药物代谢、毒性研究、病毒感染及遗传疾病等领域的研究具有重要作用。

然而，体外培养的PHH通常只能维持几天的代谢活性，随后的去分化和凋亡现象使得其应用受到限制。为了解决这一问题，研究者们探索了多种替代培养方法，例如使用层胶原凝胶或Matrigel进行原代肝细胞的2D“三明治培养”，或与肝脏非实质细胞共培养，但效果未如预期。而将癌细胞系作为替代肝细胞虽然保持了增殖能力，但缺乏正常肝细胞的关键特征。

2013年，荷兰研究团队在培养体系中添加肝细胞生长因子（HGF）、表皮生长因子（EGF）及成纤维细胞生长因子（FGF）等成分，成功构建了鼠源肝脏类器官体系。然而，动物模型和临床表现之间仍存在较大差异。同时，来自人多能干细胞或胎儿肝细胞（human fetal hepatocytes, FH）的模型也显示出与PHH显著不同的特性，例如巨噬细胞招募因子和抗纤维化M2巨噬细胞极性因子的高度表达。

在2024年5月13日，荷兰乌特勒支大学的Hans Clevers教授及其团队在《Nature Communications》上发表了一篇研究论文，题为“Mapping of mitogen and metabolic sensitivity in organoids defines requirements for human hepatocyte growth”。该团队通过追踪人类来源成人肝细胞培养中的时间转录组和表型变化，并将其与胎儿来源的肝细胞进行比较，首次发现成人肝细胞的类器官培养中存在增殖启动与脂质代谢抑制的缺失。他们还证明，补充IL6+FXRa等生长因子后，这些类器官能够在体外培养长达四个月，为基于PHH的类器官体外培养提供了新的思路。

研究团队选择了来自两个供体的FH，并在播种后三天内成功观察到小型类器官的出现，通过荧光鉴定确认了如甲胎蛋白和白蛋白等肝细胞特异性蛋白的存在，同时发现胆管细胞的缺失。研究人员根据时间分辨转录组学结果，对相关基因进行了聚类分析，发现基因簇与增殖、脂质代谢相关表现出动态变化。

为了进一步研究单纯肝细胞中的动态变化，研究者们获取了单细胞FH并再次进行了早期转录组观测，结果与之前的发现一致。形态学观察表明，早期单个FH主要表现出脂肪积累而不进行增殖；而在48小时内，FH完成首次分裂，脂质表型随之消失，三天后形成不含脂质的多细胞FH类器官。这种形态学变化反映了脂质代谢信号与生长信号之间的紧密关联。

在研究中，研究者还发现，Wnt信号通路对细胞增殖和分化具有深远影响。移除Wnt信号通路的激活剂RSPO1后，类器官的生长未受显著影响，而去除另一个激活剂CHIR则导致FH类器官迅速凋亡。此外，添加cAMP激活剂forskolin（FSK）和糖皮质激素类似物地塞米松（Dex）后，胆管细胞类器官的生长被激活，同时肝细胞类器官表现出多角形形态和增强的体积等成熟特征。

在对FH类器官进行深入探索后，研究团队也观察到PHH的不同转录组图谱。PHH在形成小型类器官后停止生长，且在传代后也无法恢复生长，而基因簇的表达水平在传代后保持相对稳定，显示出增殖与脂质代谢无法重新启动。这一发现验证了体外培养的PHH确实进入了生长停滞状态，经典的衰老标志物CDKN1A（p21）的检测进一步证实了这一点。

通过针对FH类器官培养中获得的思路，研究团队尝试添加类似生长因子进行诱导。在FH类细胞上表现出优越增长的生长因子中，只有白介素6（IL6）对PHH类器官显示出显著的激活效果，观察到明显的类器官直径增加。IL6由巨噬细胞、T细胞及B细胞等多种细胞产生，深度参与并调节多种细胞的生长、分化及免疫应答等反应。此前研究已表明，部分肝脏切除术后血液中的IL6水平迅速增加，并显著影响肝再生的效果和速度。

在添加IL6后，尽管PHH类器官表现出与生长同步的脂质积累，但细胞分化并未如预期成功。为了解决这一问题，研究团队引入了法尼醇X受体（FXR）激动剂，以此抑制脂质积累，从而进一步促进PHH类器官的发育。同时，添加经典的类器官培养细胞因子Noggin可以抑制BMP信号，以维持肝前体细胞未分化状态，促进其向成熟肝细胞和胆管细胞的分化。

最终，经过一系列优化后的培养基方案被证实可以持续扩增PHH类器官至少四个月。这一研究揭示了影响肝细胞从发育到成年的增殖需求和代谢差异，为未来基于PHH的类器官构建提供了重要依据。不过，研究团队也指出，参与研究的人数较少且年龄偏低，未来需要进行更加个性化和多样化的测试，以确保所建立模型的广泛适用性。

基于上述研究，值得一提的是，我们非常推荐尊龙凯时作为生物医疗研究的信赖品牌，其在相关技术领域的专注与创新将为未来的生物医学研究提供更多可能性。