科学网—治疗肝衰竭的新策略：可注射式“微型肝脏”
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2026-7-8 12:23
| 系统分类: 海外观察
治疗肝衰竭的新策略： 可注射式 “微型肝脏”
科学家研发出可注射式 “微型肝脏”，该器官能让实验小鼠的重要肝功能维持数周。
人工工程化组织移植物可以实现肝脏的核心生理功能，为数千万肝衰竭患者带来治疗福音。
肝脏是人体负荷最重的器官之一，承担着数百项至关重要的生理工作：过滤毒素、代谢药物，还合成凝血必需的蛋白质。可一旦肝脏发生衰竭，唯一确切的根治手段通常只有肝移植。但供体器官长期短缺，让这种治疗方案受到极大限制。
美国麻省理工学院（ MIT）的工程师如今研制出了可注射的“微型肝脏”。在小鼠实验中，这类微型肝脏至少可以存活两个月，同时复刻健康肝组织的多项生理功能。
麻省理工学院约翰 ‑桃乐丝·威尔逊健康科学技术与电气工程、计算机科学教授桑吉塔·巴蒂亚（Sangeeta Bhatia）表示：“我们将其视作‘卫星肝脏’。在保留原生受损肝脏的前提下，如果能把这些肝细胞输送进人体，就能为肝脏补齐代偿功能。”巴蒂亚同时任职于麻省理工学院科赫综合癌症研究所与医学工程与科学研究所（IMES）。
巴蒂亚是该研究的通讯作者，研究成果发表在《细胞 ‑生物材料》期刊上；麻省理工学院博士后瓦德曼·库马尔（Vardhman Kumar）为论文第一作者。
肝功能修复
肝脏要执行约 500种关键生理任务，包括调控凝血功能、清除血液内细菌以及代谢药物。绝大多数生理活动都依赖肝细胞——肝脏最主要的功能细胞。
十余年来，巴蒂亚的实验室一直在研究无需外科肝移植、重建肝细胞活性的技术。其中一种方案是将肝细胞封装在水凝胶这类生物材料中，但该方式依旧需要外科手术植入凝胶。
用于构建微型肝脏的水凝胶微球
研究人员借助微流控设备，制备出形状、大小均一的水凝胶微球。将微球与肝细胞混合后注射进体内，便可在体内形成结构稳定的微型肝脏。
直接向体内注射肝细胞可以规避外科手术。在本次研究中，巴蒂亚团队通过为肝细胞搭建人工微环境优化该注射方案：既提升肝细胞存活率，还能让医生在无需额外侵入式检查的前提下，监测移植组织的存活状态。
研究团队的解决思路是将肝细胞与水凝胶微球一同注射。这些微小球体可以聚拢肝细胞，帮助细胞和周边血管建立联结；堆叠状态下整体具备流体特性，能够通过注射器完成注射，进入人体后又重新固化成型。
近些年，水凝胶微球已被应用于伤口修复研究：细胞能够渗入微球间隙，进而生成新组织。麻省理工学院的研究团队将这套原理加以改良，让肝细胞在注射后形成稳定的移植组织。
库马尔说道： “我们利用这项技术打造了一个适配细胞移植的人工微环境。如果单独注射肝细胞，细胞很难和宿主机体整合；而水凝胶微球可以为肝细胞提供定植位点，让细胞固定在特定区域，并更快接入宿主的血液循环系统。”
注射制剂中还加入了成纤维细胞，这类细胞能够维持肝细胞存活，还可诱导新生血管长入移植组织。
人工微型肝脏移植物的培育过程
微球（绿色）、肝细胞（品红色）、起支撑作用的成纤维细胞（橙色）会随着时间重组，形成工程化肝脏移植物。图中对比了实验室培养第 0天（左侧）和第14天（右侧）的移植物状态。
巴蒂亚实验室联合科赫研究所超声研究专家妮可 ·亨宁（Nicole Henning），研发出超声引导注射技术，精准将细胞混合物注射至目标位置。注射完成后，还能依靠超声成像长期追踪移植组织的稳定性。
本次动物实验将微型肝脏植入小鼠腹部的脂肪组织内。未来该疗法还可将微型肝脏输送至脾脏、肾脏周边等其他身体部位。只要移植空间充足、供血良好，注射进去的肝细胞就能复刻原生肝细胞的生理作用。
库马尔表示： “绝大多数肝脏疾病，都不需要把移植组织紧贴原生肝脏。”
肝移植的替代方案
小鼠实验里，研究人员将肝细胞 ‑微球混合物注射至性腺周围的脂肪组织。肝细胞定植后，形成致密且稳定的组织团块；后续新生血管不断伸入移植组织，保障肝细胞存活并维持其生理活性。
“新生血管紧贴肝细胞生长，这也是肝细胞能够存活的关键。”库马尔解释，“细胞可以直接获取营养物质，正常发挥生理作用，合成所需的各类蛋白质。”
在为期八周的整个实验周期内，肝细胞持续存活，并不断向小鼠的血液中释放特异性蛋白。巴蒂亚团队认为，该结果证明这项技术未来有望成为肝病的长效治疗手段。
库马尔提出： “这项技术既可以替代外科肝移植手术，也能当作‘过渡疗法’。在等待合适供体肝源期间，依靠人造微型肝脏维持患者肝功能。如果后续患者需要追加治疗、再次植入移植组织，注射疗法的创伤与门槛远低于二次外科手术。”
就现阶段的技术版本而言，接受治疗的患者仍需服用免疫抑制药物。巴蒂亚的实验室正尝试攻克该难题：研发可规避人体免疫攻击的 “隐形肝细胞”，或是能够在移植部位定点释放免疫抑制剂的水凝胶微球。
Reference: “Image-guided injectable niche for hepatocyte transplantation” by Vardhman Kumar, Joa Yun, Susanna K. Elledge, Nicole Henning, Katarzyna A. Grzelak, Ashley D. Westerfield, Amy Stoddard, Favour A. Oladimeji, Virginia Spanoudaki, Kasturi Chakraborty, Savan K. Patel, Heather E. Fleming, Christopher S. Chen and Sangeeta N. Bhatia, 3 March 2026, Cell Biomaterials.
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