告別小鼠模型，人類骨髓微環境首次被完整復刻，革新血液疾病研究

近日，瑞士巴塞爾大學團隊成功打印出一塊真正可以造血的人造骨頭，并將其命名為 eVON。這不是一個靜態模型，而是一個能夠工作的造血工廠。研究人員將從臍帶血中提取的、最珍貴的人類造血干細胞（HSPCs）也就是人類血液系統中的種子注入到 eVON 之中。

接下來，干細胞竟然找到了“家”，這些造血干細胞并沒有胡亂跑掉，而是緊密地聚集在 eVON 的血管周圍，就像在真實骨髓里一樣，在顯微鏡里它們依偎在血管壁旁邊。

（來源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.10.009）

為了驗證血管的作用，研究人員對比了有血管的 eVON、沒有血管的 eVON 和只有骨基質的 eON。結果顯示：有血管的 eVON 能夠更好地維持造血干細胞的數量，并且能夠促進髓系血細胞的生成。這說明骨髓里的血管不僅僅是一個管道，更是一個指導血細胞生產方向的重要信號源。

此外，上述種子依然保持強壯。研究中，那些在 eVON 里住了一周的造血干細胞，被研究人員提取出來并移植到存在免疫缺陷的小鼠體內。幾周后，這些干細胞在小鼠骨髓里成功安家落戶，并源源不斷地分化出了所有種類的人類血細胞——紅細胞、白細胞和血小板，這說明它們在 eVON 中不僅存活了，而且功能完整。

研究人員還可以像玩開關一樣調節這個系統：可以通過移除血管細胞，來研究沒有血管時的造血情況；可以添加或者阻斷特定的信號分子，比如阻斷一個對于干細胞至關重要的信號，以此來觀察造血是如何被影響的；可以改變血管生長因子的劑量，借此發現劑量太高會讓血管長得一團糟就像血管瘤一樣，通過此可以模擬某些白血病中血管的異常狀態。

研究血癌的強大武器，標準的生物反應器

這項研究的意義在于：

首先，它可以成為研究血癌的強大武器。急性髓系白血病等血癌，其癌細胞正是在骨髓這個巢穴中誕生和惡化的。癌細胞和健康的干細胞會劫持并改造這個微環境，讓自己躲起來以便逃避化療藥物的追殺，這也是為何白血病容易復發的原因。而現在有了 eVON 這個完全由人類細胞構成、結構真實的巢穴模型，就能將病人的癌細胞種進去，實時觀察它們是如何腐蝕和改造這個健康環境的。

同時，可以直接在 eVON 中測試各種新藥或新型免疫療法，看看它們是否能夠有效地殺死癌細胞，以及是否能夠修復或者保護健康的微環境。這將比在動物身上試驗擁有更直接、更快速和更貼近人類情況的優勢。

其次，eVON 可以成為個性化醫療和藥物測試的平臺。eVON 可以使用來自不同個體的干細胞來制造，這意味著未來或許可以為特定的病人定制他自己的骨髓模型。在給病人使用強力、但可能存在副作用的化療方法或者新型藥物之前，可以先在這個替身模型上做測試，以便提前預測療效和毒性，實現個性化的精準醫療。

再次，可以研究其他與骨髓相關的疾病。不只是血癌，其他許多疾病也和骨髓微環境有關。乳腺癌和前列腺癌等實體腫瘤也喜歡轉移到骨骼。而 eVON 可被用于研究癌細胞是如何在骨髓里定居并破壞骨骼的。另外，像骨髓衰竭、某些貧血癥甚至衰老過程，都可以使用 eVON 進行深入研究。

最后，eVON 是一個標準的生物反應器，它是在化學成分明確、無動物源成分的條件下生成的，這意味著它可以作為一個標準化的工具，促進相關研究領域的快速發展。

（來源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.10.009）

人類骨頭里的小小生命工廠

據了解，在我們的大腿骨或手臂骨里面，除了堅硬的骨頭還有像海綿一樣的小格子。這些格子便是骨髓，它是一個非常重要的生命工廠。骨髓每天會制造出幾十億個新的血細胞，紅細胞負責運送氧氣，白細胞幫助對抗病菌，血小板負責止血。沒有這個生命工廠，人類就無法生存。

這個生命工廠的核心區域也就是靠近骨頭內壁的地方，叫做骨內膜微環境。它就像一個溫馨的巢穴，保護和培育著造血干細胞這一最珍貴的種子。這些種子可以不斷地自我更新，還能分化成為所有種類的血細胞，借此維持我們一生的血液供應。

當這個巢穴生病時比如得了血癌也就是白血病，或者當人類需要通過研究新藥來對抗血液疾病時，人們遇到了這樣一個難題：很難深入活人的骨頭里去觀察和研究這個巢穴。

以前只能用小鼠做實驗，但是小鼠和人類的巢穴結構并不完全一樣。要么就是使用一些簡單的二維細胞進行培養，但是那就像在平地上研究森林，完全失去了森林的立體感和復雜性。

（來源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.10.009）

據了解，長期以來生物醫學研究高度依賴動物模型。但動物畢竟不是人，即使與人類非常接近的靈長類動物，在一些關鍵調控機制上依然存在差異，同時動物實驗還面臨著倫理負擔。

因此研究人員開始思考：與其不斷擴大動物實驗規模來研究人類疾病，不如嘗試從源頭上構建一個真正屬于人類的、可控且穩定的體外微環境體系，以此替代并減少動物實驗的依賴。

為了打印 eVON 這塊能夠造血的人造骨頭，研究人員運用了當前最前沿的幾項生物技術，一步步地將這個夢想變為現實。

第一步，先得找到人類誘導多能干細胞（hiPSC，Human Induced Pluripotent Stem Cells）這樣一個萬能種子。人類誘導多能干細胞，可以理解為一種被“重新喚醒”的細胞。它來源于人類皮膚、血液、尿液等容易獲取的組織，通過一個重編程過程，讓它回到類似于胚胎起點的狀態，重新擁有分化成各種類型細胞的潛能。

它的核心優勢是完全來自人體，因此本次研究可謂是“取之于人，用之于人”，能夠幫助人們理解正常的人體機制，并模擬疾病發展的過程。而人類誘導多能干細胞恰恰是本次研究的起點。

第二步，得引導種子進行生長。光有萬能種子是遠遠不夠的，還得告訴它們得變成什么。為此，研究人員設計了兩條誘導路徑：第一條路徑是成骨路徑，讓干細胞先形成一團團的細胞球，然后在培養液中引導它們向成骨細胞發展，這些細胞球最后能在一種特殊的支架上形成礦化的骨質。第二條路徑是成血管路徑，研究人員使用另一種培養液引導干細胞形成了富含血管內皮細胞的細胞球。

第三步，得搭建骨架和管網。在此前類似研究之中，人們大多使用一種名為基質膠的東西來支撐細胞生長，但是它的成分比較復雜，而且來自于小鼠。為此，研究人員選擇了一種更加接近人體天然骨骼的材料——多孔的羥基磷灰石。這種材料是人體骨骼的主要無機成分，就像真正的骨粉一樣。它的多孔結構如同海綿一般，故能為細胞提供完美的“三維之家”，讓細胞在里面自由地生長、遷移和互相交流。

第四步，得組裝生命巢穴，也就是融合骨骼與血管。對于走完骨路徑的細胞球種植球，研究人員把其種植在羥基磷灰石支架之上，讓它們在里面生長并形成骨基質。然后，再把走完血管路徑的細胞球也放進去。當兩種細胞在支架里共同成長兩周之后，最終形成了完整的 eVON。

（來源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.10.009）

在高倍顯微鏡下，研究人員看到 eVON 擁有復雜的血管網絡，這些血管由人類細胞構成，不僅有粗有細，甚至還能看到新生的血管尖端和窗孔結構，這和真實骨髓里的血管有著驚人的相似。

對于人類的真實血管來說，外面都包裹著周細胞，就像一層保護網一樣。而 eVON 的血管外面也成功長出了這些細胞。eVON 的血管網絡深深嵌入在一片由成骨細胞分泌的、富含鈣質的骨基質之中，從而能夠完美模擬骨內膜的環境。

更令人驚訝的是，研究人員還在這個人造系統中發現了交感神經纖維和巨噬細胞樣細胞，這兩者在人類真實的骨髓巢穴中扮演著調節造血和免疫的重要角色，而它們竟然在 eVON 中自發地出現了，說明這個系統是貼近現實的。

（來源：https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.10.009）

當然，這項研究還處于早期階段。研究人員在論文中指出，目前的 eVON 模型主要是模擬了巢穴的基質部分，也就是主要模擬了骨頭和血管等土壤。未來，研究人員希望僅僅使用 hiPSC 也能培養出來造血干細胞，實現從土壤到種子的完全人工化。

盡管如此，eVON 的問世毫無疑問是一個里程碑。它將以前只能在復雜生物體內觀察的過程，搬到了實驗室的培養皿里，從而得以揭秘血液的秘密，助力攻克可怕的疾病。

參考資料：

相關論文 https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.10.009

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