人体血管如同遍布全身的精密运输网络，其发育与功能障碍是众多疾病的核心。传统上，科学家依赖小鼠、斑马鱼等模型研究血管生成，但这些模型与人类存在差异。

2025年6月12日，苏黎世联邦理工学院BarbaraTreutlein团队在Cell在线发表题为Fate and state transitions during human blood vessel organoid development的研究论文，该研究利用三维人类血管类器官（hBVOs）结合单细胞多组学技术，首次在体外重现并高清解析了人类血管从早期前体细胞到成熟网络的全过程。

该研究不仅绘制了迄今为止最完整的人类血管发育细胞图谱，还通过大规模基因筛选，发现了包括MECOM在内的关键调控因子，并验证了该模型在糖尿病等血管疾病研究中的应用潜力，为未来的精准医疗提供了强大的“路线图”和筛选平台。

突破模型：从扁平培养到三维“活体”系统

以往的人类血管研究多局限于二维细胞培养，难以模拟体内复杂的三维结构与细胞间相互作用。研究团队采用了一种前沿的人类血管类器官模型。该系统能够自组织形成包含内皮细胞和周细胞/平滑肌细胞的三维血管样结构。

更重要的是，当将其移植到小鼠体内后，这些类器官能进一步特化为明确的动脉、静脉和毛细血管，高度模拟了人体内血管的发育与成熟过程。这为在人类背景下研究血管发育提供了前所未有的动态模型。

核心发现：绘制发育图谱与锁定调控开关

基于此模型，研究团队展开了系统性解析：

绘制发育细胞图谱：研究人员对发育不同阶段的hBVO进行了单细胞多组学测序，从而绘制了一张高分辨率的“细胞身份转变地图”。这张图谱清晰展示了中胚层祖细胞如何一步步分化为内皮细胞和壁细胞，并揭示了移植后动静脉特化的分子路径。

识别关键调控因子：为了从海量数据中找出驱动细胞命运决定的“总开关”，研究团队进行了大规模单细胞水平的基因扰动筛选。他们发现转录因子MECOM是内皮细胞和壁细胞谱系特化的共同关键调控因子。

此外，研究还通过评估类器官中缺失的器官特异性基因，发现过表达转录因子LEF1可显著增强类器官的脑血管特性，这为未来构建特定类型的器官血管模型指明了方向。

文章模式图（图源自Cell）

转化应用：从疾病建模到药物研发

该研究的价值不仅在于基础发现，更在于其强大的转化潜力。研究团队将已知的血管疾病相关基因与hBVO的细胞状态进行比对，从而能够预测特定基因在何种细胞状态、何种发育阶段可能发挥作用。更重要的是，他们利用此模型成功构建了糖尿病血管病变模型，并观察到与临床相关的血管功能异常，证明了该平台在模拟人类复杂血管疾病方面的有效性。

科学意义与未来前景

这项工作构建了一个从“图谱绘制”到“机制验证”再到“疾病建模”的完整研究闭环。它所提供的高分辨率细胞图谱与基因调控网络，已成为血管生物学领域的宝贵公共资源。

同时，hBVO模型联合遗传筛选的平台，为未来大规模筛选促血管生成药物或治疗血管疾病的候选靶点奠定了坚实基础。这项研究标志着人类在理解自身血管发育、并以此对抗心血管疾病、糖尿病并发症等重大健康问题上，迈出了从动物模型到人类模型的关键一步。

参考消息：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00387-3