肝外胆管是胆汁由胆囊流入十二指肠的唯一通道。先天性胆道闭锁、医源性胆管损伤、胆管梗阻或胆管肿瘤等临床的肝外胆管疾病可能损伤或丧失胆管功能，进而引发肝硬化甚至危及生命，尽管胆管空肠吻合术现可用于治疗胆囊和肠道直接吻合的部分问题，但完全恢复胆管狭窄及其正常生理功能仍是临床外科手术中的难题。

2026年2月5日，同济大学生命科学与技术学院、附属东方医院再生医学研究所张文成研究员、何志颖教授与同济大学附属东方医院疼痛科廖丽君团队合作在Biomaterials发表题为“Patch grafting of expanded biliary tree stem cells organoids to rescue bile duct injury”的研究论文。该研究旨在团队前期建立的BEX-gel体系可实现胆管树干细胞（Biliary Tree Stem Cell, BTSC）类器官体外扩增的基础上，进一步探究了扩增后BTSC类器官是否可作为胆管损伤修复的种子细胞类型，以替代受损的胆管上皮细胞来修复胆管功能，这项工作在体外建立了BTSC类器官向功能性分支样胆管类器官（BTSC-ChOs）分化的CDM体系，在体内通过BTSC类器官补片移植救治DDC诱导的胆管扩张及MDA诱导的胆管缺失两类胆管损伤模型，为临床应用BTSC类器官治疗胆管损伤奠定了基础。

为验证由BEX-gel体系下扩增后的BTSC类器官是否具有向胆管上皮细胞分化能力，本研究首先将由肝外胆管胆周腺内分离的BTSCs与由肝内胆管分离的成熟胆管上皮细胞（Mature Cholangiocytes, mCHOs）的细胞特性进行对比，验证了mCHOs高表达成熟胆管上皮细胞标志物，包括分泌素受体Sctr、阴离子交换蛋白Ae2、γ-谷氨酰胺转移酶Ggt1、胆汁酸转运蛋白Tgr5以及肝内胆管标志基因Jag1和Ttr等，而在BEX-gel体系下扩增的原代及传代后的BTSCs稳定高表达上皮细胞黏附因子Epcam和干性标志基因Sox17，表明BTSCs和mCHOs具有不同的细胞特性，前者具有更强的干细胞特性，而后者则是功能成熟的胆管细胞。

其次，通过结合胆管发育的关键信号通路（如VEGF、Notch、TGF-β及RA等信号通路），确定了由0.6 mM Ca2+, 10-12M Cu2+, 20 ng/mL FGF2, 20 ng/mL VEGF165, 20 ng/mL HGF, 10 ng/mL TGF-β1, 100 ng/mL Jagged-1, 3 μM Retinoid Acid及10 μM Forskolin组成的可在体外诱导BTSC类器官向功能性分支样胆管细胞分化的CDM体系，在诱导分化7天后，分支样的BTSC-ChOs获得了成熟胆管上皮细胞特性，显著降低了BTSC干性标志基因Sox17，上调了γ-谷氨酰胺转移酶Ggt1、胆汁酸转运蛋白Tgr5及肝内胆管标志基因Jag1等成熟胆管细胞标志物，并且通过罗丹明-123转运实验及细胞内Ca2+水平的功能检测，验证了BTSC-ChOs具有多药耐药蛋白Mdr1转运及细胞内Ca2+响应活性，证实了体外诱导产生的BTSC-ChOs表现出天然胆管细胞的生理功能特性。

对CDM体系中诱导BTSC类器官分化的关键信号通路进行进一步筛选发现，TGF-β信号通路对于BTSC类器官产生胆管样的分支结构至关重要。无论在缺乏TGF-β1蛋白还是在添加TGF-β抑制剂A83-01情况下，分化7天后均保留了BTSC类器官的形态，无法诱导分支样结构形成。尽管有研究报道称TGF-β信号通路对于胆管上皮细胞成熟具有抑制作用，本研究通过用不含TGF-β1蛋白或添加A83-01条件下延长分化时长，以期促进BTSC-ChOs进一步成熟，发现均使得BTSC-ChOs的胆管标志物显著降低，进一步证实了激活TGF-β信号对于启动BTSC类器官向分支样胆管细胞定向分化的重要性。为进一步探究BTSC类器官在体内修复胆管损伤的能力，本研究分别通过DDC（3,5-二乙氧基羰基-1,4-二氢三甲基吡啶）饮食诱导建立了胆汁淤积型胆管扩张模型以及通过MDA腹腔注射建立了胆管缺失模型。将GFP-BTSC类器官与透明质酸混合Patch移植至两类胆管损伤模型中，免疫荧光均可观察到外源GFP-BTSCs定植，在DDC胆管扩张模型中，通过KRT19免疫组化观察到移植4周后胆管扩张现象显著减少，并且胆汁酸谱测序证实移植后TCA和TUDCA水平显著下降，说明DDC模型中胆汁淤积现象有所缓解；胆囊移除联合4,4′-亚甲基二苯胺（MDA）诱导胆管缺失模型中，通过肝内胆管可视化观察到移植后肝内胆管网络缺损现象得到恢复。

综上所述，本研究在体外建立了BTSC类器官向功能性分支样胆管类器官分化的CDM体系，通过补片移植验证了BTSC类器官在体内治疗胆管损伤的能力，证实了扩增后BTSC类器官用于胆管损伤治疗的临床应用潜力，为未来胆管损伤治疗的临床转化提供了新的种子细胞来源。 

同济大学生命科学与技术学院、附属东方医院再生医学研究所张文成研究员、何志颖教授与同济大学附属东方医院疼痛科主任廖丽君为本文共同通讯作者；同济大学生科院博士研究生宋锦佳为本文第一作者。该研究得到国家自然科学基金、上海市干细胞转化医学工程研究中心等项目的联合资助。