摘要：在肝细胞培养、hPSC来源肝细胞分化以及3D肝类器官研究中，如何构建更接近人体肝脏微环境的培养体系，一直是肝脏研究领域的重要方向。近年来，人重组全长层粘连蛋白（laminin）因其无异种来源、生理相关性高以及批次稳定性强等特点，逐渐成为替代传统Matrigel的重要培养基质。本文围绕LN521、LN111与LN411三种全长层粘连蛋白在肝细胞2D培养、原代肝细胞维持、hPSC来源肝细胞成熟以及3D肝类器官培养中的应用展开介绍，并结合相关实验数据分析其在肝脏研究与药物开发中的应用价值。
关键词 ：LN521、LN111、LN411、laminin、层粘连蛋白、肝细胞培养、原代肝细胞、3D肝类器官、hPSC、肝细胞分化、BioLamina
一、为什么肝细胞培养越来越关注全长层粘连蛋白（laminin）？
肝脏是人体功能最复杂的器官之一，参与代谢、解毒、蛋白合成以及药物转化等多个关键过程。在体外肝细胞研究中，研究人员长期面临一个核心问题：如何在培养体系中更真实地模拟肝脏细胞外基质（ECM）环境，从而获得功能稳定、成熟度更高的肝细胞模型。
近年来，随着干细胞分化技术、类器官技术以及药物筛选研究的发展，传统动物源基质胶（如Matrigel）由于成分复杂、批次差异大以及来源不明确等问题，逐渐难以满足高重复性与标准化研究需求。因此，人重组全长层粘连蛋白（laminin）开始受到越来越多研究关注。
Laminin是人体基底膜中的重要细胞外基质蛋白，在肝脏发育、组织稳态维持以及损伤修复过程中发挥重要作用。不同亚型的laminin在肝脏中的分布与功能存在差异，因此针对不同研究场景，研究人员通常会选择不同类型的层粘连蛋白作为培养基质。
其中，LN521、LN111与LN411是当前肝细胞培养与肝类器官研究中较受关注的几种全长层粘连蛋白。
概览图1. 肝脏中存在多种亚型层粘连蛋白laminin
表1. 不同亚型层粘连蛋白laminin针对肝细胞培养的适用场景存在差异
二、LN521、LN111与LN411有哪些特点？
相比传统动物来源基质，全长人重组层粘连蛋白具有更高的生理相关性与实验一致性。由于其属于天然存在的人源全长三聚体蛋白，因此能够更真实地激活细胞相关信号通路，并帮助细胞维持更稳定的基因表达状态。
LN521、LN111与LN411均属于无异种来源体系，具有较好的批次稳定性与标准化特征，因此在干细胞培养、肝细胞分化以及药物开发等方向具有较高应用价值。同时，这类培养体系通常兼容多种培养基，支持较低密度接种、单细胞传代以及无需ROCK抑制剂培养，对于长期培养与规模化实验也具有一定优势。
此外，在3D培养体系中，层粘连蛋白还能帮助降低肝球体之间的差异性，提高实验重复性，因此越来越多研究开始采用全长laminin替代传统动物源ECM体系。
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三、LN521与LN111如何促进hPSC来源肝细胞分化？
在hPSC（人多能干细胞）向肝细胞分化过程中，培养基质会直接影响细胞成熟度、功能表达以及组织结构形成。
研究数据显示，在LN521与LN111培养体系下，由hPSC分化得到的肝细胞能够形成更加接近成熟肝细胞的小叶样结构，并表现出更加典型的肝细胞形态。这种结构化排列方式与体内肝脏组织更接近，因此对于构建高生理相关性肝模型具有重要意义。
数据图1. 人多能干细胞hPSC向肝细胞分化的流程
除了形态学改善之外，LN521与LN111在肝细胞成熟度方面也表现出明显优势。研究发现，与传统Matrigel相比，在LN521以及LN521/LN111（1:3）体系中培养的hESC来源肝细胞，表现出更典型的原代肝细胞样外观，并形成更有序的排列结构。
同时，MRP1与HNF4A等肝功能相关蛋白在LN521/LN111体系中呈现更加明显的网状表达模式，这意味着细胞成熟度与功能状态更接近真实肝细胞。
数据图2. LN521和LN111与Matrigel对比培养24天的hESC-肝细胞代表性图像及MRP1/HNF4A免疫荧光结果
更重要的是，在功能性指标方面，LN521/LN111培养体系中的hPSC来源肝细胞表现出更高的白蛋白（ALB）表达量以及更强的细胞色素P450酶（CYP3A）代谢活性。研究数据显示，ALB表达量相比传统Matrigel体系提高约10000倍，而CYP3A功能提升约25倍。
这些结果说明，LN521与LN111在促进hPSC来源肝细胞成熟与药物代谢功能建立方面具有较高应用价值。
数据图3. LN521和LN111与Matrigel对比培养的hPSC-肝细胞ALB与CYP3A表达水平
此外，LN521还支持hPSC来源肝母细胞长期扩增，部分研究中细胞可稳定传代超过15代，同时仍维持较稳定的细胞特性。
四、LN411在原代肝细胞培养中的作用
除了hPSC来源肝细胞之外，LN411在原代肝细胞培养中同样表现出较好的应用价值。
原代肝细胞在体外培养过程中通常容易出现功能下降与成熟度丢失问题，因此如何维持细胞功能稳定一直是研究重点。在针对58种细胞外基质蛋白与微环境因子的筛选实验中，LN411在肝细胞相似性指数（HLI）评估中表现较优。
研究进一步比较了LN411与Collagen-I培养体系下的原代胎儿肝细胞，结果显示，在LN411培养条件下，ALB与CYP1A1等肝功能相关基因表达水平明显提高。
这说明LN411有助于维持原代肝细胞成熟状态，并提升其功能稳定性。
数据图4. LN411用于原代胎儿肝细胞培养时肝细胞相似指数评估及功能性相关因子ALB与CYP1A1的基因表达水平
五、全长laminin在3D肝类器官培养中的应用价值
随着3D培养技术与类器官研究的发展，研究人员越来越希望通过更接近人体微环境的培养体系构建稳定、可重复的肝类器官模型。
在3D培养领域，LN521与LN111同样展现出较高应用价值。基于LN521建立的无支架肝模型，可以支持hPSC向肝祖细胞、内皮细胞以及肝星状细胞等多种肝脏相关细胞分化，从而构建更加复杂的肝脏组织结构。
同时，LN111还能够与聚异氰肽（PIC）结合形成水凝胶体系，为肝类器官培养提供更加适合的3D微环境。在PIC-LN111水凝胶中培养的细胞，能够维持ECAD阳性上皮表型，并保持较高增殖能力。
数据图5. LN521支持hPSC分化为各类肝细胞及PIC-LN111水凝胶支持3D肝类器官培养
相比传统3D培养体系，基于全长层粘连蛋白建立的培养模型，还能够降低肝球体之间的差异性，并提高培养一致性，因此在肝脏疾病模型、药物筛选以及再生医学研究中具有较高应用潜力。
六、总结
LN521、LN111与LN411等全长层粘连蛋白，正在逐渐成为肝细胞培养与3D肝类器官研究中的重要培养基质。相比传统动物源基质，这类人重组laminin具有成分明确、批次稳定、生理相关性高以及适合标准化研究等优势。
目前，这些全长层粘连蛋白已经广泛应用于hPSC来源肝细胞分化、原代肝细胞培养、3D肝球体构建以及肝类器官研究等方向，并在提高细胞成熟度、维持功能稳定以及优化药物代谢模型等方面表现出较好的应用价值。
随着类器官技术、NAMs以及体外药物评价体系的发展，基于全长laminin构建的人源肝模型，有望在药物研发、肝毒性研究以及再生医学领域发挥更重要作用。
本文基于Biolamina关于LN521、laminin、全长层粘连蛋白、细胞外包被基质等相关应用文章、文献参考等公开资料曼博生物整理发布，用于实验技术研发、应用参考。