《Cell Death & Disease》：Generation of proliferative hESC-derived grape-clustered hepatocyte organoids with multipolar architecture as regenerative counterpart via synergy of YAP and IGF2 pathways
编辑推荐：
为解决hESC难以稳定分化形成具增殖能力及多极极性的人肝细胞类器官问题，研究人员构建了hESC来源的肝母细胞类器官分化体系，获得球形（S-heporgs）与葡萄状（G-heporgs）两种形态，发现IGF2-PI3K-AKT信号驱动G-heporgs形成，YAP维持长期扩增，联合IGF2与YAP激动剂可实现>60天稳定培养，该类器官具成熟肝细胞标志物、双核化、多极结构及功能性胆小管网络，为肝细胞极性、代谢物运输及肝病建模提供可扩增平台。
在肝脏研究的世界里，科学家们一直渴望拥有一把“万能钥匙”，能够打开人类肝细胞在体外长期培养并保持功能的大门。原发性人肝细胞（PHH）衍生的类器官虽然能形成葡萄状簇、具备增殖能力和多极极性，是研究肝脏生物学和治疗的宝贵模型，但从人胚胎干细胞（hESC）出发获得与之媲美的类器官却像攀登陡峭的山峰，困难重重。这不仅限制了研究材料的来源，也让规模化制备和功能验证充满挑战。正是在这样的背景下，一项聚焦于YAP与IGF2信号通路协同作用的研究应运而生，试图攻克这一难题，相关成果发表在《Cell Death》。
为了解析hESC向功能性肝细胞类器官分化的关键机制，研究团队首先建立了明确的诱导分化体系，将hESC来源的肝母细胞类器官进一步分化为肝细胞类器官（heporgs），并观察到两种截然不同的形态——球形样（S-heporgs）和葡萄状样（G-heporgs）。他们通过转录组学分析和功能学检测，锁定IGF2驱动的PI3K-AKT激活是G-heporgs形成的核心驱动力，而YAP信号则像“守护者”般支持其长期扩增。更有趣的是，研究发现S-heporgs虽占主流却易衰老凋亡，其释放的炎症微环境反而成为G-heporgs“破茧而出”的契机。当团队尝试IGF2补充联合YAP激动剂处理时，奇迹发生了：G-heporgs得以稳定扩增超过60天，且展现出成熟肝细胞的标志性特征——双核化、增殖活性，以及带有分支结构的多极胆小管网络。这些类器官不仅在ATP7B铜依赖性转运实验中表现正常，还能模拟药物诱导的胆汁淤积，证明其功能与PHH来源的类器官高度相似。这项研究的结论清晰而有力：YAP与IGF2通路的协同作用，成功构建了可长期扩增、功能完备的hESC衍生葡萄簇状肝细胞类器官，为肝细胞极性研究、代谢物运输机制探索及肝脏疾病建模提供了前所未有的可靠平台。
研究采用的关键技术方法包括：hESC来源肝母细胞类器官的分化体系构建；转录组学分析筛选关键信号通路；功能学检测（如ATP7B铜依赖性转运实验、药物诱导胆汁淤积实验）；多极极性及胆小管网络结构的形态学观察；以及长期扩增培养（>60天）的稳定性验证。
研究结果
hESC衍生肝细胞类器官的两种形态及其特性
通过明确分化体系，团队获得了S-heporgs和G-heporgs。S-heporgs虽数量占优，但表现出衰老和凋亡特征，并营造促炎微环境；而G-heporgs则呈现出成熟肝细胞标志物阳性、双核化、增殖活性及多极结构，其胆小管呈分支状，与PHH来源类器官高度相似。
IGF2-PI3K-AKT信号驱动G-heporgs形成
转录组与功能分析揭示，IGF2（胰岛素样生长因子2）驱动的PI3K-AKT信号通路激活是G-heporgs形成的关键分子事件，为该过程的靶向调控提供了依据。
YAP信号支持G-heporgs长期扩增
研究发现YAP（Yes相关蛋白）信号通路对G-heporgs的长期维持至关重要，单独或联合干预可影响其扩增效率。
IGF2与YAP激动剂联合实现稳定扩增
实验证实，IGF2补充联合YAP激动剂处理可使G-heporgs稳定扩增超过60天，突破了此前hESC衍生肝细胞类器官难以长期维持功能的瓶颈。
G-heporgs的功能验证
功能实验显示，G-heporgs能重现肝细胞极性，拥有功能性胆小管网络，具体表现为ATP7B（铜转运ATP酶7B）的铜依赖性转位正常，且在药物诱导胆汁淤积模型中反应准确，证明其生理功能与体内肝细胞一致。
研究结论与讨论
该研究首次明确了YAP与IGF2信号通路在hESC衍生肝细胞类器官形成中的协同作用：IGF2-PI3K-AKT轴驱动葡萄状形态发生，YAP信号保障长期扩增能力。通过建立IGF2+YAP激动剂的联合干预策略，团队成功获得了可稳定培养60天以上的G-heporgs，其在形态（双核、多极结构）、功能（成熟肝细胞标志物、胆小管网络）及生理反应（ATP7B转运、胆汁淤积模型）上均与PHH来源类器官高度匹配。这一成果的意义在于，不仅解决了hESC向功能性肝细胞类器官分化的稳定性难题，更提供了可规模化扩增的“再生对应体”——G-heporgs，使其成为研究肝细胞极性建立机制、代谢物跨膜运输路径的理想模型，也为药物肝毒性筛选、遗传性肝病（如ATP7B相关铜代谢紊乱）的机制研究及潜在治疗策略开发奠定了关键材料基础。未来，这类可长期扩增且具有生理功能的hESC衍生G-heporgs，有望在肝脏再生医学和精准医疗领域发挥更大作用。
