大约每十位女性中就有一位会患上子宫内膜异位症。简单说，就是本来应该长在子宫腔里的内膜组织，跑到了盆腔、卵巢甚至肠道这些地方“安家落户”。每个月月经周期一来，这些“迷路”的组织也跟着出血、发炎，引起剧烈疼痛、粘连，甚至不孕。可让人无奈的是，医生想研究这个病，却一直缺一个好用的模型。

最近，麻省理工学院的研究团队在Adv Healthc Mater上发表了一项研究。他们开发出一种人工合成的“细胞外基质”——你可以把它想象成一种专门为细胞搭建的脚手架材料。这个脚手架最大的本事，是能让微血管自己在里面长出来，形成有管腔、能通血的结构。而且，它还能同时养着子宫内膜的三种主角细胞：上皮细胞、基质细胞和血管内皮细胞。

为什么不用天然材料？

过去做血管培养，科研人员常用纤维蛋白或胶原这类来自动物或人体的天然材料。它们确实能帮忙，但有个毛病：批次之间差异大，成分也不完全清楚。对于要拿去筛选药物、要求结果稳定可重复的模型来说，这就不太理想了。

研究团队此前已经开发出一种能养类器官的合成水凝胶。这次他们做了两处关键改动：一是把凝胶调得更软一些，二是加入了一种来自层黏连蛋白的小肽。层黏连蛋白是血管基底膜的重要成员，加上它之后，内皮细胞明显更爱“串门”了，形成的网络也更密。

细胞也得讲“配比”

在静态培养——也就是不加流动的条件下，研究者用人脐静脉内皮细胞和肺成纤维细胞做了一组配比实验。结果发现，当内皮细胞密度达到每毫升1800万个，与成纤维细胞的比例为7比1时，长出来的血管网络最茂盛。不过，这些网络有个致命弱点：虽然一根根连通了，但内部没有形成中空的管腔。没有管腔，液体就流不进去，血液（或模拟血液的微球）也就通不过。

加个“压力差”，管腔就通了

在人体里，血管里的血液是一直在流动的，血管壁时刻受到血流的冲刷。研究者推测，静态培养缺少这种力学刺激，可能是血管“只长壳、不开门”的原因。

他们在微流控芯片上设计了一条蛇形回路，让培养基在芯片两侧的通道里循环流动，这样就在中间的凝胶两端产生了一个大约25毫米水柱的压力差。流量控制得很慢，每秒1微升。

就这么一个小改动，效果立竿见影。在流动条件下培养一周后，血管终于打开了管腔。研究者往培养基里加了一些荧光微球，微球顺利穿过了血管内部，说明这些血管已经是真正意义上的“可灌注”血管了。有趣的是，流动条件下的血管分支反而比静态时更少，结构更简单。同时，培养液里的基质金属蛋白酶2浓度明显升高，这是一种细胞用来“拆解”周围基质的酶。看起来，是流动促使细胞分泌更多这种酶，自己把路给打通了。

图1 | 静态与流动条件下血管形态对比

换一套更“对症”的细胞

脐静脉内皮细胞和肺成纤维细胞是血管研究中的“标准模型”，但子宫内膜异位症毕竟不是长在脐带或肺里的。研究者换了两类细胞：一是来自子宫的微血管内皮细胞，二是患者捐赠的子宫内膜基质细胞。用这对“本地细胞”组合，同样在芯片里长出了可灌注的微血管。而且有意思的是，在流动条件下，这些血管的直径比静态时要粗不少，这一点与之前用脐静脉细胞的结果不太一样。

研究者还把巨噬细胞——免疫系统里一种既能帮着修复组织、也能火上浇油的细胞——也加了进来。结果显示，巨噬细胞可以顺利整合到血管网络里，并且它们会分泌基质金属蛋白酶9，而且分泌量和巨噬细胞的数量成正比。

图2 | 子宫微血管内皮细胞与子宫内膜基质细胞共培养形成的血管网络

三合一：类器官加血管，拼出病灶的样子

子宫内膜异位症病灶长什么样？临床上，它通常是上皮细胞围成一圈，中间是一个空腔（类似一个小囊肿），外面包着基质细胞和血管。为了在芯片里重现这个结构，研究者把三样东西一起封进了水凝胶：患者来源的子宫内膜上皮类器官、子宫内膜基质细胞，以及子宫微血管内皮细胞。放入芯片后持续流动培养大约一周。

结果很有意思：类器官越长越大，微血管则老老实实地待在类器官周围，没有往里钻。这种“血管绕外围、不进核心”的分布，恰恰和真实的子宫内膜异位症病灶一致。虽然目前这个模型还没有长出纤维化等更复杂的病理特征，但它已经把几种关键细胞凑在一起，并且让它们各自干回了自己该干的事。

图3 | 子宫内膜上皮类器官与子宫微血管网络的共培养

总括

这项研究拿出了第一个能支持可灌注微血管自组装的完全合成水凝胶。研究者用这套材料同时养活了上皮类器官、基质细胞、血管内皮细胞和巨噬细胞，并在微流控芯片里拼出了一个子宫内膜异位症样病变的核心骨架。对于长期苦于没有好模型的妇科疾病研究者来说，这意味着终于有了一个既稳定可控、又足够“像人”的测试平台。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Pruett L, Bahlmann L, Ogi R, et al. Development of a Synthetic Hydrogel to Foster Microvascularization of an Endometriosis Microphysiological System.Adv Healthc Mater. Published online May 6, 2026. doi:10.1002/adhm.202504936