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发表于Science的研究（Abilez et al., 2025）系统性地展示了一种利用人源多能干细胞（hPSC）在体外构建血管化心脏和肝脏类器官的新方法。尤其适合刚接触类器官血管化构建的初学者
1. 为什么要构建“血管化”类器官？
避免中心坏死：类器官体积增大时，内部氧气和营养难以渗透，容易坏死。
提高模型真实性：真实的器官发育离不开血管系统的支持。
增强移植存活率：血管化有助于类器官在体内存活和整合。
2. 当前面临的主要瓶颈
难以在类器官中同时生成多种细胞类型（心肌细胞、内皮细胞、平滑肌细胞等）并形成分支、层次化、具有管腔的血管网络。
人类早期胚胎发育（尤其是血管化过程）难以直接研究。
1. 微图案技术（micropatterning）
使用硅胶模板在培养板中形成直径2 mm的圆形细胞集落。
这种几何约束能诱导有序的胚层分化（外胚层、中胚层、内胚层呈同心圆排列），模拟早期胚胎发育。
2. 三重报告细胞系（hESC-3R）
研究团队构建了一个三重荧光报告细胞系，可同时追踪三类细胞：
TNNT2-GFP：标记心肌细胞（CM）
CDH5-mOrange：标记内皮细胞（EC）
TAGLN-CFP：标记平滑肌细胞（SMC）
这使得血管化过程可以在活细胞状态下实时观察。
3. 条件筛选
通过34种不同因子组合的筛选，找到条件32（Condition 32）能同时高效分化出CM、EC、SMC，并形成空间有序、分支、管腔化的血管网络。
三、主要结果1. 心脏血管化类器官（cVO）的结构与细胞组成
空间结构：CM位于外环，EC向内分支，SMC位于中心，形成同心圆结构。
细胞多样性：cVO中包含心肌细胞、内皮细胞、平滑肌细胞、心内膜细胞、心外膜细胞、成纤维细胞、神经细胞等。
血管特征：EC形成分支、管腔结构，直径约4–40 μm，符合微血管特征。
2. 功能验证
电生理：cVO表现出自发节律性搏动，但比对照组慢，动作电位持续时间更长，提示其更接近胚胎期心脏。
NO分泌：cVO中EC分泌一氧化氮（NO）显著高于对照组，说明内皮功能活跃。
药物响应：cVO对异丙肾上腺素（isoproterenol）有正性变时反应，说明β-肾上腺素能信号通路功能完整。
1. NOTCH与BMP通路
NOTCH抑制（DAPT）：显著抑制EC和CM的形成，对EC影响略小。
BMP抑制（dorsomorphin）：对EC形成的抑制作用更强。
说明NOTCH和BMP信号在血管化过程中起关键作用，且作用方式不同。
2. 阿片类药物（fentanyl）
在cVO中，fentanyl显著促进EC形成，提示其在血管生成中的潜在作用，也展示了类器官在药物毒性/发育毒性评估中的应用潜力。
将同一套血管化诱导策略（Condition 32）应用于肝脏分化体系，成功构建了hVO。
hVO中包含：
- 未成熟肝细胞（AFP⁺）
- 胆管细胞（CK19⁺）
- 血管网络（CD31⁺、LYVE⁺、THBD⁺，具有LSEC样特征）
- 平滑肌细胞
说明该血管化策略具有跨器官的通用性，可能与保守的发育程序有关。
六、技术细节对初学者的启示1. 微图案的优势
可控性强：细胞分布、胚层排列高度有序。
可重复性好：适合高通量筛选。
易于观察：可在原位实时追踪分化过程。
2. 三重报告细胞系的实用价值
多细胞类型同步追踪：无需多次染色即可观察不同细胞的空间分布和动态变化。
适合条件筛选：通过荧光强度定量评估分化效率。
3. 培养基与因子策略
阶段特异性添加：不同时间点添加不同因子（CHIR、FGF2、VEGF、ANG、PDGF、TGF-β等），模拟胚胎发育的时序信号。
关键因子总结：
- CHIR（GSK3β抑制剂）：诱导中胚层
- VEGF：促进内皮形成
- ANG1/2：促进血管稳定与成熟
- PDGF-BB：促进平滑肌细胞形成
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