在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（hiPSC）衍生的類器官因其能夠模擬器官發(fā)育與疾病過程而受到廣泛關(guān)注。然而，由于祖細(xì)胞擴(kuò)增不足導(dǎo)致的類器官尺寸限制和功能缺陷成為了其實際應(yīng)用中的主要障礙。最近的一項研究通過分析小鼠胚胎發(fā)育過程中血液灌注和氧水平的變化，揭示了缺氧條件下胎盤衍生因子處理是高效誘導(dǎo)hiPSC肝臟類器官中祖細(xì)胞擴(kuò)增的關(guān)鍵技術(shù)。

 

  科學(xué)背景與研究現(xiàn)狀

 

盡管hiPSC衍生的類器官展示了巨大的潛力，但現(xiàn)有技術(shù)在促進(jìn)祖細(xì)胞高效擴(kuò)增方面仍面臨挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)培養(yǎng)策略依賴于單一生長因子或靜態(tài)微環(huán)境調(diào)控，無法完全復(fù)現(xiàn)體內(nèi)器官發(fā)育過程中的復(fù)雜時空特異性調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。特別是，在胎兒器官發(fā)育早期經(jīng)歷的短暫缺氧環(huán)境下，胎盤如何通過分泌多種生長因子來調(diào)控胎兒器官祖細(xì)胞的擴(kuò)增，這一機(jī)制尚未得到充分解析。

 

 研究發(fā)現(xiàn)

 

該研究基于對小鼠胚胎的分析，發(fā)現(xiàn)即使在活躍血流存在的情況下，肝母細(xì)胞擴(kuò)張期仍處于一種短暫的缺氧環(huán)境中。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，胎盤在此階段表達(dá)多種生長因子，并且通過對比人類與小鼠胎盤-肝臟互作，鑒定出了幾種關(guān)鍵的胎盤衍生因子。其中，白細(xì)胞介素1α（IL1α）在缺氧條件下表現(xiàn)出顯著的能力，可以有效誘導(dǎo)hiPSC肝臟類器官及小鼠胎肝的祖細(xì)胞擴(kuò)增，從而促進(jìn)類器官體積增大和功能提升。

 

 技術(shù)路線與驗證

 

研究人員還進(jìn)行了后續(xù)的氧合實驗，以確認(rèn)IL1α擴(kuò)增的祖細(xì)胞對于hiPSC肝臟類器官尺寸和功能的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明，在缺氧條件下使用特定胎盤衍生因子處理，不僅能夠突破當(dāng)前hiPSC類器官培養(yǎng)技術(shù)中的瓶頸，還能為解決類器官尺寸受限和功能不成熟的問題提供新思路。

 

  結(jié)論與展望

 

綜上所述，本研究揭示了缺氧條件下胎盤衍生因子處理作為促進(jìn)hiPSC肝臟類器官中祖細(xì)胞擴(kuò)增的關(guān)鍵技術(shù)，這為未來再生醫(yī)學(xué)的應(yīng)用提供了新的視角和技術(shù)手段。通過更深入地理解缺氧微環(huán)境與胎盤因子之間的協(xié)同作用機(jī)制，有望開發(fā)出更加有效的治療策略，尤其是在針對肝臟疾病的治療方面展現(xiàn)出巨大潛力。此外，這項研究也為探索其他類型器官類器官培養(yǎng)中的類似機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。