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Cell Stem Cell:王经强等开发血管化胰岛类器官,提升移植治疗糖尿病效果

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撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

人类多能干细胞来源的胰岛类器官(PIO)在治疗1 型糖尿病(T1D)方面具有前景,但由于血管化不足导致移植后存活率低,仍是其面临的主要挑战。

2026 年 10 月 16 日 ,不列颠哥伦比亚大学Josef Penninger、王经强等在Cell Stem Cell期刊 发表了题为:Organotypic vascularization improves maturation of human stem cell-derived islets and restores normoglycemia in diabetic mice的研究论文。

该研究通过将胰岛类器官(PVO)和血管类器官(BVO)共培养,构建出了具有器官特异性毛细血管网络的血管化胰岛类器官(VPIO),该血管化体系可促进 β 细胞在体外的成熟,并增强其在低氧环境下的存活能力;将 VPIO 移植到糖尿病小鼠体内后,它们能与宿主血管系统建立功能性连接,实现了长期血糖正常化。


1 型糖尿病(T1D)是一种严重的疾病,目前全球已有超过 800 万人患病,每年新增病例约 50 万例。尽管外源性胰岛素被广泛使用,但患者仍需频繁注射,并面临长期并发症的困扰。胰岛移植可稳定血糖水平并减少高血糖,但供体胰腺资源有限。因此,由人类胚胎干细胞(hESC)和人类诱导多能干细胞(hiPSC)分化而来的胰岛类器官(PIO)成为一种有前景的替代方案。然而,移植后 48 小时内会发生大量 β 细胞死亡,部分原因是移植物血管化不足导致缺氧环境的形成。

胰岛内的毛细血管为胰岛细胞提供氧气和营养,并传递支持其功能与存活的信号。内皮细胞(EC)分泌多种营养因子,而周细胞也能促进 β 细胞成熟及葡萄糖刺激的胰岛素分泌,这凸显了这两种血管细胞类型在胰岛生物学中的关键作用。此外,主要由胰岛内皮细胞和周细胞沉积的细胞外基质(ECM)可调控 β 细胞的增殖与存活。窗孔(Fenestration)结构是胰岛内皮细胞的重要特征,有助于快速感知葡萄糖并实现激素运输。同时,胰岛内皮细胞会经历功能特化,以满足维持胰岛功能和存活所必需的细胞与代谢需求。然而,现有的体外模型尚无法完全再现这些特化的毛细血管结构。

共移植脂肪组织来源的微血管可增强胰岛移植物存活与功能,凸显了血管化的重要性。人脐静脉内皮细胞(HUVEC)也已被用于构建多种血管化类器官,包括胰岛类器官。然而,HUVEC 属于大血管内皮细胞,在体外倾向于形成粗大血管,且无法完全重现器官特异性的内皮特性。它们通常还需要基质细胞支持,从而增加了变异性和实验复杂性。因此,研究团队旨在通过工程化手段构建血管化的胰岛类器官,以更好地模拟天然胰岛并改善移植治疗结局。

在这项最新研究中,研究团队通过将胰岛类器官(PIO)与血管类器官(BVO)共培养,成功构建了血管化胰岛类器官(Vascularized Pancreatic Islet Organoid,简称为VPIO),其形成了整合结构,其中由 BVO 来源的毛细血管网络穿透进入胰岛结构。这些血管在结构上表现出胰岛特异性内皮所特有的窗孔(Fenestration)结构特征,并携带组织特异性血管的分子标志物。


建立血管化胰岛类器官系统

VPIO 中的 β 细胞展现出部分增强的成熟度,以及更强的抗缺氧和内质网应激能力。将 VPIO 皮下移植至糖尿病小鼠后,其存活率显著提高,能够与宿主循环系统建立血管连接,并实现长期血糖正常化。


该研究的亮点:

  • 人血管类器官可生成带血管的胰岛类器官;

  • 人胰岛类器官引导形成胰岛特异性窗孔内皮细胞;

  • 血管化促进体外 β 细胞成熟并增强缺氧条件下的存活能力;

  • 人血管化胰岛类器官可与宿主血管系统连接,并在糖尿病小鼠中恢复血糖正常水平。

总的来说,该研究提出了一种生成血管化胰岛类器官(VPIO)的策略,可在体外促进 β 细胞成熟和组织特异性血管的形成,更重要的是,可在体内显著改善胰岛移植物的存活率和功能。

论文链接:

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(26)00353-X

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