想象一下：如果有一天，我们可以用自己的干细胞在培养皿里“种”出一个微型器官，再把它移植回体内，让受损器官重新工作，这听起来像是科幻电影，但正在变成现实。

这项技术的核心是“类器官”，能部分模拟真实器官的结构和功能。最初，类器官主要用于发育模拟、疾病研究和药物筛选，而近年来的工程化突破正在把它们从“体外模型”推向“体内治疗”。

这一变革正获得国内外政策的共同驱动。国际上，《FDA现代化法案2.0》（2022）取消了动物实验强制要求，允许以类器官、器官芯片等替代方法提交非临床实验数据；2025年全球首个基于人源血管化类器官疗效数据（无需动物药效学测试）的IND获FDA批准，NIH亦投入8700万美元建立标准化类器官建模中心。国内，“十四五”以来，“干细胞研究与器官修复”重点专项、《“十四五”生物经济发展规划》及“十五五”规划纲要相继将类器官、器官芯片列为国家前沿技术攻关任务。

政策与科技的双重驱动之下，水凝胶工程、微流控芯片、3D生物打印和合成生物学等多项技术正合力突围。它们旨在回答同一个核心问题：如何让类器官在体外“长得好”，在体内“活得下”、“干得久”？

从皮肤、肠道、肝脏到骨骼，从组织再生修复到代谢疾病调控，本文盘点发现，工程化类器官已在小鼠模型中取得了令人振奋的治疗效果。换句话说，这个领域已经不只是“有希望”，而是“有结果”了。

近日，天津大学王慧团队、王汉杰团队联合中国科学院天津工业生物技术研究所赵国屏、尤晓颜团队，在hLife上发表题为“Engineering organoids toward implantable living therapeutics”的综述文章（图1），系统梳理了活体类器官从体外构建到体内移植的工程策略与转化路径。

图1 论文标题及作者信息

文章重点从工程技术角度深入探讨了四大赋能领域（图2）。

图2 类器官工程策略及其体内转化潜力

水凝胶工程的核心在于给类器官搭个“好房子”，通过构筑可调的生化信号、力学性能、降解性与动态重塑能力，调节类器官生长分化（图3）。更巧妙的是，水凝胶还可作为免疫屏障：研究团队将SA-FasL配体锚定到PEG微凝胶表面，诱导攻击类器官的T细胞凋亡，在局部建立免疫耐受，这为解决移植排斥这一核心难题提供了全新思路。

图3 基于水凝胶的体外类器官构建策略与体内移植

微流控芯片重在高通量与精确调控的双重突破。微流控芯片以提供精准的剪切应力、生化梯度和几何构架，为体外构筑仿生类器官提供新平台（图4）。液滴微流控芯片与微阵列芯片就像微型“工厂”，使得高通量制造尺寸均一性类器官成为可能。值得一提的是，生物传感器和成像模块的原位集成，可实时监测氧气梯度、pH值、屏障完整性、电生理活性、代谢功能和药物毒性等关键指标。该技术的加持有望提升拟植入类器官的“品质”，使其可量化、可追溯，这是走向GMP生产的必经之路。

图4 微流控芯片技术用于体外类器官构建与体内移植

类器官长不大，是因为没有血管，营养进不去、废物出不来，核心区域坏死。这也是从实验室走向临床最关键的尺寸瓶颈。3D生物打印怎么破局？它可以直接打印出厘米级的多血管结构，在生理条件下实现红细胞灌注，重现潮汐呼吸和气道扩张。也就是说，它能按器官的生理结构“定制打印”，比如肝小叶的分区代谢功能，或者大面积组织缺损的修复支架（图5）。

图5 3D生物打印与合成生物学策略助力类器官构建与体内移植

前面三招都是在“外在环境”上做文章，合成生物学则侧重改写类器官的“内在程序”。通过靶向基因工程，让类器官带上明确的遗传特性；通过疾病建模，在类器官上重现病理过程；通过谱系追踪，搞清楚类器官到底是怎么分化发育的。这意味着，类器官不再是“养出来”的，而是“设计出来”的。

纸上得来终觉浅，那么，离临床还有多远？多学科技术加持下，类器官从体外模型迈向植入治疗物取得了让人振奋的成果。工程化皮肤类器官已成功长出含毛囊的完整皮肤（图6）；血管化肝类器官恢复了肝硬化小鼠约93%的肝功能，并重建了肝小叶结构；工程化肝类器官可调节甲状腺激素水平，改善肝纤维化与糖尿病；工程化米色脂肪类器官可显著改善高脂饮食诱发肥胖和2型糖尿病小鼠的代谢紊乱（图7）。这些进展表明，多学科赋能类器官从概念验证正在迈向临床应用。

图6 工程类器官用于组织再生

图7 工程类器官用于疾病治疗

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作者简介

石智诚 本科生

第一作者

机构：天津大学生命科学学院

研究方向：器官微生理系统构筑与药效评价

尤晓颜 研究员

通信作者

机构：中国科学院天津工业生物技术研究所

研究方向：类器官工程、生物合成天然产物创新应用

王慧 英才副教授、特聘研究员

通信作者

机构：天津大学生命科学学院

研究方向：功能材料合成方法学、工程化类器官方法学、微生理系统科学

王汉杰 教授

通信作者

机构：天津大学生命科学学院

研究方向：半导体合成生物学、智能微生物药学、移植医学

赵国屏 研究员

通信作者

机构：中国科学院天津工业生物技术研究所

研究方向：合成生物学、体外人体器官重建

引用格式：Shi Z, Yang Q, You X, et al. Engineering organoids toward implantable living therapeutics. hLife 2026. https://doi.org/10.1016/j.hlife.2026.06.002.

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