在肝類器官和腎類器官的初步培養成功後，易新亮團隊面臨著一個共同的挑戰：分化純度不足。類器官中混雜著非目標細胞型別，這不僅影響功能效率，更可能在移植後帶來不可預知的風險。
“我們需要透過精確的訊號通路調控，提高肝細胞和腎細胞的分化純度。”易新亮在團隊會議上指出問題的嚴重性，“不純的類器官就像沒有調校好的樂器，即使能發出聲音，也難以奏出和諧的樂章。”
張悅首先分析了肝類器官的分化過程。“肝臟發育涉及多條訊號通路的精確調控，包括FGF、BMP、Wnt等。我們需要找到那個關鍵的平衡點，既能促進肝系分化，又能抑制非肝系細胞的出現。”
她設計了一套系統的訊號通路調控方案。首先是對FGF訊號通路的精細調控。“FGF訊號在肝臟發育中起著啟動作用，但過強或過弱的訊號都會導致分化偏差。”張悅透過梯度實驗，確定了FGF2的最佳濃度和作用時間。
實驗結果顯示，在特定濃度範圍內，FGF2能有效促進肝祖細胞的特化，超出這個範圍則會導致部分細胞向膽管或其他內胚層衍生細胞分化。
“就像中醫講究的“過猶不及”，”尹美秋觀察著實驗結果，“藥量需要恰到好處，多一分則過，少一分則不及。”
接下來是BMP訊號的調控。張悅發現，BMP4在特定時間視窗的新增能顯著提高肝細胞的分化效率，但時機至關重要。“過早新增BMP會促進胰臟分化，過晚則效果不明顯。”
透過時間梯度實驗，張悅確定了肝系分化過程中BMP訊號的最佳介入時機。“在肝祖細胞特化的關鍵期加入BMP訊號，能有效鎖定肝系分化方向，抑制其他細胞命運。”
Wnt訊號的調控更為複雜。張悅發現，在分化早期短暫的Wnt訊號啟用能促進肝系特化，但持續啟用反而會抑制肝細胞成熟。“這就像點火需要適時熄滅，否則會燒燬整座房屋。”
透過使用可調控的Wnt激動劑和抑制劑，張悅實現了對Wnt訊號的精確時空調控。結果顯示，這種脈衝式的Wnt訊號啟用能顯著提高功能性肝細胞的比例。
在張悅最佳化肝類器官分化的同時，趙坤也在深入研究腎類器官的分化最佳化。
“腎臟分化涉及更為複雜的上皮-間質相互作用，”趙坤分析著現有資料，“我們需要同時調控多條訊號通路，才能獲得純淨的腎單位結構。”
趙坤首先關注Wnt訊號的調控。在腎類器官分化中，Wnt訊號起著雙重作用：既促進後腎間充質向上皮轉化，又參與腎小管模式的建立。
“Wnt訊號就像交響樂的指揮，”趙坤比喻道，“需要精確控制其強度和時機，才能奏出和諧的腎臟發育樂章。”
透過使用不同親和力的Wnt激動劑，趙坤實現了對Wnt訊號強度的精細調控。他發現，中等強度的Wnt訊號最有利於腎單位形成，過強則導致異常結構，過弱則分化不完全。
接下來是FGF訊號的最佳化。趙坤發現，FGF9不僅促進後腎間充質的維持，還參與腎小管模式的建立。“但FGF9需要與BMP訊號協同作用，單獨使用效果有限。”
透過FGF9和BMP7的組合使用實驗，趙坤找到了最佳配比。“這個比例能最大程度地促進腎單位形成，同時抑制非腎系細胞的出現。”
Notch訊號的調控是另一個關鍵點。趙坤發現，適度的Notch訊號能促進腎小管上皮的分化，但過強的Notch訊號會抑制腎小球形成。
“Notch訊號決定了腎單位內不同細胞型別的分化方向，”趙坤解釋著實驗現象，“我們需要在適當的時間抑制或啟用Notch，才能獲得完整的腎單位結構。”
在分別最佳化肝、腎類器官分化條件的基礎上，團隊開始探索更精細的調控策略。易新亮提出了一個創新思路：“也許我們可以借鑑中醫的整體觀念，不僅要考慮單一訊號通路，還要關注不同通路之間的相互作用和平衡。”
張悅從這個思路出發，開始研究訊號通路之間的cross-talk。“比如Wnt和FGF訊號之間存在著複雜的相互作用，同時調控可能產生協同效應。”
她設計了一系列組合實驗，同時調控多條訊號通路。結果顯示，適當的訊號通路組合能顯著提高分化效率。“這就像中藥方劑，單味藥效果有限，合理配伍才能發揮最大功效。”
趙坤則從另一個角度最佳化分化過程。“除了新增促進訊號，我們還需要考慮抑制訊號。有時抑制不需要的細胞命運，比促進目標分化更重要。”
他嘗試在分化過程中新增特定抑制劑，阻斷非腎系細胞的分化路徑。結果顯示，這種“負向選擇”策略能有效提高腎類器官的純度。
經過系統的訊號通路最佳化，肝類器官和腎類器官的分化純度都得到了顯著提升。張悅的肝類器官中功能性肝細胞比例從最初的百分之六十提高到了百分之八十五，非肝系細胞明顯減少。
趙坤的腎類器官也顯示出類似改善，腎單位樣結構的形成更加規整，非腎系細胞的比例顯著降低。
“分化純度的提高不僅改善了類器官的功能，更重要的是降低了移植風險。”易新亮評價著最佳化成果，“這為後續的臨床轉化打下了堅實基礎。”
尹美秋從傳統醫學角度觀察這一進展：“這正如《黃帝內經》所說：“謹守病機，各司其屬”。透過精確調控細胞分化的“病機”，我們使各類細胞“各司其屬”，迴歸其本來應有的功能狀態。”
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