原代肝细胞是从动物肝脏获取后立即进行培养的一类肝细胞。由成人原代肝细胞（adult primary human hepatocyte, PHH）分化培养得到的类器官因保留体内生理环境、肝细胞的完整形态及生理功能，通常被认为是体外药物代谢实验与肝细胞培养模型的“金标准”。这对于研究药物代谢与毒性、病毒感染及遗传疾病等领域具有重要意义。

然而，体外培养的PHH通常只能维持几天的代谢活性，随后便会去分化并发生凋亡。因此，研究人员不断探索各种替代方法。例如，通过层胶原凝胶或Matrigel包裹原代肝细胞进行2D“三明治培养”，或者与非肝细胞共培养，然而这些方法的效果并不理想。尽管使用癌细胞系来源的肝细胞可保留增殖能力，但却缺乏正常肝细胞的关键特性。

2013年，荷兰研究团队在培养体系中引入肝细胞生长因子（HGF）、表皮生长因子（EGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）等成分，成功构建了老鼠来源的肝脏类器官体系。然而，多种药物在动物模型和临床实验中表现出显著差异。此外，基于人多能干细胞或胎儿肝细胞（human fetal hepatocytes, FH）的模型也被发现具有与PHH显著不同的特性，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，来自荷兰乌特勒支大学的Hans Clevers教授带领团队在期刊《Nature Communications》上发表了题为“Mapping of mitogen and metabolic sensitivity in organoids defines requirements for human hepatocyte growth”的研究论文。研究通过追踪人类来源的成人肝细胞培养中的时间转录组和表型变化，并与胎儿来源肝细胞进行比较，首次发现成人肝细胞类器官培养中存在增殖启动与脂质代谢抑制的缺失。补充IL-6和FXR等生长相关因子后，具有成年肝细胞特征的类器官可以在体外持续培养长达四个月，为基于PHH的类器官提供了新的思路。

研究团队选择了来自两个供体的FH，在播种后三天成功观察到小型类器官出现，经荧光鉴定确认了甲胎蛋白和白蛋白等肝细胞特异性蛋白的存在，且未发现胆管细胞。根据时间分辨转录组学结果，研究人员将相关基因分为七个簇。基因簇2与基因表达和DNA复制有关，其表达量在早期迅速增加，准备传代时降低，而传代后再次升高，这反映了动态的增殖反应；基因簇7与脂质代谢过程相关，表现出截然相反的模式。

研究人员进一步获取了单细胞FH，并对类器官再生的早期转录组进行了观察，结果与之前一致。在形态学上，早期单个FH表现出脂肪积累而不进行增殖；而在48小时内，FH完成第一次分裂，脂质表型在此时同步消失；三天后，无脂质的多细胞FH类器官形成。这些变化表明脂质代谢信号与生长相关信号之间存在紧密关联。

对于基因簇2而言，Wnt信号通路被认为在细胞增殖和分化中发挥重要作用。当移除Wnt信号通路激活剂RSPO1后，类器官生长并未显著受影响，然而去除另一激活剂CHIR后，FH类器官则迅速凋亡。添加cAMP激活剂forskolin(FSK)和糖皮质激素地塞米松（Dex）后，诱导分化的胆管细胞类器官生长被激活，肝细胞类器官则显现出多角形形态和体积增大等成熟特征。同时，细胞因子也显著促进FH类器官的生长，尤其是NRG1、IL6和IL11。

在探讨相关机制后，研究人员很快发现PHH的转录组图谱与FH类器官明显不同。PHH在长出小型类器官后停止增长，即使在传代后也不能恢复。此外，基因簇2和7的表达水平在传代后保持平稳，指示增殖与脂质代谢无法重启。经典衰老标志物CDKN1A（p21）的检测证实，体外培养的PHH已进入生长停滞状态。

通过探索FH类器官培养中的思路，研究团队尝试添加类似的生长因子进行诱导。研究发现，只有IL6对PHH类器官表现出了显著的激活效应，观察到明显的类器官直径增加。IL6由巨噬细胞、T细胞、B细胞等多种细胞产生，深度参与细胞的生长与分化、免疫应答与炎症等过程。以前的研究显示，血液中的IL6水平在部分肝切除术后迅速增加，并显著影响肝再生效果。在其他研究中，IL6已被证明可以将肝细胞转化为具有保持分化能力的诱导性肝祖细胞，促进小鼠原代肝细胞在体外的长期扩展。因此，本研究将IL6的生长促进效果视为支持PHH类器官体外培养的重要成分。

然而，单独使用IL6时，PHH类器官仍会伴随生长同步出现脂质积累，且细胞分化似乎未能成功。研究团队随后添加了法尼醇X受体（FXR）激动剂，该受体主要在肝脏中表达并调控脂质代谢；其激活已被动物实验证明能显著降低自由脂肪酸和甘油三酯的积累。

最终，研究团队成功优化了PHH类器官培养基，使其可持续扩增至少四个月。这一研究不仅揭示了决定肝细胞从发育到成年增殖的关键需求与代谢差异，还为进一步探索体外PHH类器官的构建提供了重要依据。尽管如此，作者也指出，未来的研究仍需在更多捐献者中进行个性化测试，以确保药物利用的普适性。

总之，这项研究的突出成果标志着肝细胞生物医学研究的重大进展，特别是在PHH类器官培养方面，为未来的药物研发和疾病治疗提供了新的视角，并突显出尊龙凯时在促进生物医疗创新方面的重要性。