实验室“复刻”人体骨髓!三维干细胞模型改写血癌研究规则

在一幅电子显微镜图像中,工程化3D骨髓组织的真实形态纤毫毕现,其中依附在骨髓组织上的若干红色“芝麻粒”为定植的人体血细胞。

瑞士巴塞尔大学研究团队在2025年11月18日发表于《细胞·干细胞》论文,披露了干细胞领域的又一项突破性进展——他们成功构建全球首个完全由人类细胞构成的 3D 骨髓骨内膜龛模型(eVON),首次整合了血管、神经、免疫细胞等所有关键组分,为血癌研究、药物测试和个性化治疗开辟了全新路径。

这儿所说的骨内膜龛,实际上是一种造血干细胞龛。骨髓微环境成骨细胞龛(骨内膜龛)血管龛组成,其中成骨细胞龛位于骨内膜,由成骨细胞、破骨细胞、神经胶质非髓鞘施旺细胞及调节性T细胞共同参与构成。

这项研究成果的难点在于,骨髓微环境的构成极端复杂,在过去,医学界不能完整复现其结构和功能,而此次诞生的eVON 模型则为研究者提供了一个堪称完美的研究对象。

简单来说,巴塞尔大学的研究人员为医学界提供了一块可以复制的、能够真正造血的人造骨骼。其造血的动力,就来自于真实的人类造血干细胞(HSPCs)。研究团队选用天然矿物质羟基磷灰石制作3D多孔支架,用于模仿人体骨小梁并支撑细胞生长,然后基于人类诱导多能干细胞(hiPSC)逐步形成成骨细胞、血管内皮细胞、周细胞等基础组分。

这些依附于人造骨骼的造血干细胞,已经具备了移植存活的可能。研究人员把eVON中提取的造血干细胞移植到免疫缺陷小鼠模型中,其成功定植并分化出各种人类血细胞,展现出强大的生命力和完整的功能性。eVON模型最终发育出完整的神经-血管-免疫网络,与真实人类骨内膜龛细胞组成吻合度极高。

这项实验所带来的革新意义就好比“类器官”(Organoid)。类器官是利用成体干细胞、多能干细胞或组织祖细胞在体外三维培养形成的具备器官结构与功能特征的三维细胞培养物,通过细胞外基质及特定生长因子诱导细胞自组织分化,形成包含多种器官特异性细胞类型的空间结构。

类器官目前最火热的研究方向在于精准模拟人体器官的生理微环境,用来筛选药物、评估药物吸收和毒性,这比起动物模型试验更直接、更准确。类似的,eVON有利于我们达成更具个性化的医疗方案和药物测试,它更像是一个通用平台,其最直接的用途,毫无疑问是用于研究急性髓系白血病等血液肿瘤。毕竟,血癌细胞首先从骨髓中诞生和恶化,而eVON精准复刻了人体骨骼的“血癌巢穴”,

总的来说,eVON模型的临床价值体现在为血癌研究提供了极其精确的测试平台,尤其是在急性髓系白血病(AML)的相关药物测试当中。eVON有望顶替小鼠模型,大幅降低骨髓疾病、乃至各种血液肿瘤研究对动物模型的依赖。如果结合当前日益火爆的干细胞新药研发趋势,还能诞生出高质量、个性化的医疗服务,为患者提供更具想象空间的治疗选项。

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