功能性人體肝細(xì)胞可在體外培養(yǎng)增殖

《自然生物技術(shù)》雜志上的一項新研究，由耶路撒冷希伯來大學(xué)帶領(lǐng)的一個國際研究小組描述了一項新技術(shù)，可以在實驗室中培養(yǎng)人體肝細(xì)胞。這一突破性的發(fā)展有助于推動各種肝臟相關(guān)研究和應(yīng)用的發(fā)展，從研究藥物毒性到為等待移植的患者創(chuàng)造生物人工肝支持。

肝臟是人體內(nèi)最大的內(nèi)部器官，是代謝的主要場所。肝細(xì)胞在肝臟中占85%，通常用于制藥企業(yè)做肝毒性、藥物清除率和藥物間相互作用的研究。另外，在細(xì)胞療法也有糾正遺傳缺陷、逆轉(zhuǎn)肝硬化或為應(yīng)用肝輔助裝置的患者提供支持的臨床應(yīng)用。

遺憾的是，盡管人類肝臟在體內(nèi)可以迅速再生，但是肝細(xì)胞移至體外后增殖功能會很快丟失。到目前為止，努力在實驗室擴(kuò)展人類肝細(xì)胞會導(dǎo)致代謝功能低的永生化癌細(xì)胞。人體肝細(xì)胞的稀缺和肝細(xì)胞擴(kuò)展時功能喪失是科學(xué)、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)發(fā)展的主要瓶頸。

為了解決這一問題，耶路撒冷希伯來大學(xué)Alexander Grass生物工程中心主任Yaakov Nahmias教授與upcyte技術(shù)有限公司（原Medicyte）的首席德國科學(xué)家，發(fā)現(xiàn)了一個新的方法，能在實驗室中迅速擴(kuò)展人類肝細(xì)胞數(shù)量，并不會失去其獨特的代謝功能。

根據(jù)德國癌癥研究中心（DKFZ）對人乳頭狀瘤病毒（HPV）開展的早期工作，研究團(tuán)隊證明了HPV E6和E7蛋白的弱表達(dá)能將肝細(xì)胞從細(xì)胞周期阻滯中釋放出來，并使得肝細(xì)胞增殖以應(yīng)答Oncostatin M（OSM），OSM是白細(xì)胞介素6（IL-6）超級家族的成員，參與肝臟再生過程。然而以往的研究引起肝細(xì)胞不受控的增殖，肝細(xì)胞變?yōu)榱舜x功能低的腫瘤細(xì)胞，研究人員細(xì)致篩選只對OSM應(yīng)答的增殖肝細(xì)胞。OSM刺激引起細(xì)胞增殖，倍增時間為33～49 h。去除OSM會造成生長抑制，4 d內(nèi)發(fā)生肝臟分化，產(chǎn)生高功能的細(xì)胞。這種方法，稱為upcyte過程，能將人類肝細(xì)胞擴(kuò)增35倍，每個肝臟可分離出1015（萬億）細(xì)胞。相比之下，健康器官僅能分離出109（十億）細(xì)胞。

“這一方法的發(fā)現(xiàn)是革命性的”，德國小組的負(fù)責(zé)人Joris Braspenning博士說，“它的厲害在于我們可以從多個供體中擴(kuò)增肝細(xì)胞，促進(jìn)患者變異和特殊毒性的研究?！毖芯啃〗M從可連續(xù)遺傳的種族多樣背景中生成肝細(xì)胞線，同時保持與重要人體肝細(xì)胞相同水平的CYP450活性、上皮分化和蛋白表達(dá)。重要的是，增殖肝細(xì)胞對23種不同藥物呈現(xiàn)出與原始人體肝細(xì)胞相同的毒理學(xué)應(yīng)答。

該研究的主要作者Nahmias教授說：“這是肝臟研究的圣杯。我們的技術(shù)會讓數(shù)以千計的實驗室只用當(dāng)前成本的一小部分來研究脂肪性肝病、病毒性肝炎、藥物毒性和肝癌。”Nahmias教授指出，用細(xì)胞移植能排除遺傳修飾，但我們可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)生物人工肝項目的完美細(xì)胞來源。