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以美國為例，就有1萬多例慢性肝病患者在等待接受肝移植手術，但肝源缺口巨大。此外，還有許多肝功能衰竭患者因身體狀況不佳，無法耐受手術，不具備移植條件。

為幫助這些患者，麻省理工學院（MIT）的工程師們研發出一種微型肝臟，它可以直接注射到體內，用以“接管”衰竭肝臟的功能。

在2026年3月發表于《細胞-生物材料》（Cell Biomaterials）期刊的一項針對小鼠的新研究中，研究人員證實，注入的這些肝細胞在小鼠體內可以保持活性至少兩個月，并能合成肝臟所產生的多種酶類和蛋白質。

MIT的桑吉塔·巴蒂亞（Sangeeta Bhatia）教授說道：“我們稱之為‘衛星肝臟’。在保留病變器官的同時，將這些細胞注入體內，就能為身體提供強大的輔助功能。”她是這項新研究的通信作者，同時也是MIT科赫綜合癌癥研究所及醫學工程與科學研究所成員。MIT的博士后研究人員瓦德曼·庫馬爾（Vardhman Kumar）是第一作者。

恢復肝臟功能

肝臟承擔著約500項重要功能，包括調節凝血系統、清除血液中的細菌、代謝藥物等。這些功能大多由肝細胞完成。

過去10年間，巴蒂亞團隊一直致力于探索無需進行肝移植手術即可恢復肝細胞功能的方法。其中一種方案是將肝細胞嵌入水凝膠等生物材料中，但這些水凝膠仍需通過手術植入體內。另一種方案是直接將肝細胞注射到體內，這樣就無需手術了。

在這項新研究中，巴蒂亞團隊試圖對第二策略進行優化：提供一個人工構建的微環境，以提高細胞的存活率，并實現對移植物（肝細胞）存活與功能狀態的無創監測。

為實現這一目標，研究團隊萌生了將細胞與水凝膠微球一同注射進體內的想法。這些微球可以幫助細胞聚集在一起，并使它們與周圍血管建立連接。他們設計的微球很特殊：緊密擠壓時呈液態，便于用注射器注射；進入體內后則恢復固態結構。

近年來，研究人員已嘗試利用水凝膠微球促進傷口愈合，因為微球有助于細胞遷移到球體之間的縫隙里并形成新組織。在這項新研究中，MIT團隊改進了該技術，以幫助注射進體內的肝細胞形成穩定的組織移植物。

庫馬爾表示：“我們利用這項技術為細胞移植打造了一個人工微環境。若不用微球，直接注射肝細胞，它們就無法與宿主有效整合。這些微球能為注入的肝細胞提供一個穩定的落腳點，使之可以更快地定位并與宿主的血液循環連接。”注射的混合物中還包含纖維細胞——作為輔助細胞，它們可幫助注入的肝細胞存活，并促進血管在移植組織中形成。

在科赫綜合癌癥研究所超聲研究專家妮可·亨寧（Nicole Henning）的協助下，研究團隊開發出了超聲引導注射的方法。注射完成后，研究團隊也可以利用超聲監測植入物的長期穩定性。

在這項新研究中，微型肝臟被注射到小鼠的腹部脂肪組織。未來，類似的移植物還可被送至機體其他部位，如脾臟或腎臟附近。只要有充足的空間并能與血管連通，注射進去的肝細胞就能發揮與天然肝細胞相似的功能。

庫馬爾表示：“對于絕大多數肝臟疾病而言，移植物并不需要貼近肝臟。”

研究人員利用微流控裝置制備出形狀和大小均勻的水凝膠微球，并將其與肝細胞混合后注入實驗對象體內，從而形成穩定的微型肝臟結構

移植的替代方案

在小鼠實驗中，研究人員將肝細胞與微球的混合物注射到小鼠體內后，一旦細胞在體內定位，它們就會形成穩定而致密的結構。隨著時間的推移，血管開始長入移植區域，為注入的肝細胞提供營養支持。

庫馬爾說：“新生的血管緊鄰肝細胞，而這正是它們能夠存活的關鍵。這些肝細胞能借此直接獲取營養，正常發揮應有的功能，并合成我們預期的各類蛋白質。”

在為期8周的實驗周期內，注射進小鼠體內的細胞始終保持活性，并能向宿主循環系統分泌特異性蛋白。研究人員認為，這表明該療法有望成為治療肝臟疾病的長期方案。

庫馬爾強調：“我們認為這項技術既可作為手術的替代方案，又可作為肝移植手術前的過渡手段——在患者獲得合適肝源之前為其提供功能支持。而且，如果患者需要后續治療或追加移植物，這種可注射技術的實施門檻要遠低于手術。”

雖然使用目前的技術方案，患者仍需要服用免疫抑制藥物，但研究團隊正在探索兩種新方向：一是開發能逃逸免疫系統識別的“隱性”肝細胞，二是利用水凝膠微球實現免疫抑制藥物的局部遞送。

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