Nature頭條：制造出人類微型肝臟

日期：2013-07-05 09:10:10

將人類誘導多能干細胞(iPSCs)衍生的肝細胞，與在發育上極其重要的一些祖細胞共培養，研究人員證實這些細胞可以自己組織形成具有功能的三維肝芽。研究人員發現，這些肝芽在某些方面顯示了與人類肝臟相似的新陳代謝，當移植到小鼠體內時，肝芽與宿主循環系統連接到了一起。這項新研究工作發表在7月3日的《自然》（Nature）雜志上。

威斯康星大學醫學院再生醫學中心主任Stephen Duncan（未參與該研究）說：“我認為在這篇論文中研究人員的工作質量非常的高。他們通過加入可生成適當生長因子的細胞，使得iPSCs分化……然后這些細胞自發地形成了這些三維聚集物，進而形成了一個初步的脈管系統。”

當前，全球有超過10萬末期器官衰竭患者在等待器官移植。由于缺少器官供者，數十年來科學家們一直試圖從頭開始構建移植器官。1981年發現胚胎干細胞，為在實驗室中培育出定制器官帶來了希望。iPSCs的發現為生成來自患者自身未分化細胞的器官提供了可能性，并將有可能解決組織相容性這一問題。

“如果你可以用iPSCs生成一個真正具有功能的器官，那么你將會獲得一個無限制的備用部件箱，里面的部件在遺傳上與個體相匹配，”Duncan說。

“大部分從事器官生成研究工作的研究人員，都將焦點放在一個組成元件：用人類iPSCs分化出功能性細胞上。這不是一種有效的方法，因此我們提出了三維器官生成的一個新概念，”研究的領導者、日本橫濱市立大學再生醫學專家akanori Takebe說。

首先，研究人員利用iPSCs培育出了人類肝細胞，然后在加入兩種發育上極其重要的細胞類型——人類臍靜脈內皮細胞和人類間充質干細胞。研究人員發現，在這三種細胞類型混合到一起的48小時內，肝細胞團開始自組織形成三維團塊，并生成了血管。

微陣列分析83個已知在肝臟發育過程中處于活性狀態的基因，揭示相比于其他研究團體生成的iPSC 衍生肝細胞，iPSC衍生肝芽中的基因表達與人類胎肝組織更為相似。研究人員還發現，肝芽以一種與人類代謝相似的方式分解了某些藥物。此外，移植肝芽相比于其他iPSC衍生肝細胞生成了更高水平的人類血清白蛋白（一種重要的肝臟代謝物）。

Takebe研究小組還將肝芽移植到了免疫缺陷小鼠的大腦中，并通過植入到顱骨中的一個窗口他們觀察了組織塊。熒光成像肝芽內血管，揭示這些血管在移植48小時內與小鼠的脈管系統形成了暢通無阻的連接。

美國維克森林醫學院生物工程學家Shay Soker認為，這一研究是一個重要的技術成果。但他也還是質疑這一技術是否能夠擴展制造出可用的人類肝臟。

Takebe表示：“制造出能夠移植到人類的足夠大的肝芽，是非常重要的一步。肝臟是由100-1000億個肝細胞組成。我們需要建立一種新的自動培育系統，使得能夠制造出大型的肝芽。”