我國各類肝病患者總數超過三億，每年死於終末期肝病的患者人數超過100萬。肝移植是治療終末期肝病的最有效手段，但由於供體嚴重匱乏，我國每年接受肝移植的患者人數不超過6千。體外再造肝臟組織/器官可以解決供體來源問題，但對肝臟細胞的數量、純度、質量及安全性等提出了很高要求。因此，建立高效的肝臟細胞體外大規模製備及質檢體系，成為當今轉化醫學研究的熱點和難點。
日前，中國科學院分子細胞科學卓越創新中心程新研究員、北京大學生命科學學院徐成冉教授、分子細胞卓越中心陳洛南研究員和上海長徵醫院殷浩教授合作，不僅找到了規模化製備肝臟細胞更為理想的種子細胞，還建立了相應的質檢體系。
【從半山腰出發，可以更快捷地到達山腳下】
長期以來，各國研究人員以人多能幹細胞（包括胚胎幹細胞和誘導多能幹細胞等）為種子，在體外製備肝臟細胞。然而，肝臟包含超過1011的肝實質細胞和約1010的膽管上皮細胞，目前能夠製備這麼多細胞的規模化培養體系尚未建立；並且預期製備成本驚人，僅細胞增殖和分化所需試劑耗材一項，就需上千萬元人民幣；任何殘留的未分化細胞還可能在體內形成腫瘤；多能幹細胞來源的肝臟細胞無論在純度和功能上均與成體細胞還有相當差距。
在之前的研究中，程新等人建立了一種新型的幹細胞系——「人類內胚層幹細胞系」，這些種子細胞來源於多能幹細胞，但更接近成熟細胞。據介紹，「人內胚層幹細胞」除保留了體外無限增殖及可建立病人個體化細胞系的優點外，其突出特點是能在體外高效轉化為肝、胰、小腸等細胞，因而是體外規模化製備肝臟細胞更為理想的種子細胞。
在此基礎上，程新團隊及其合作者建立了基於人類內胚層幹細胞系的肝臟細胞體外規模製備體系。「打個比方，過去的方法就像是一個皮球要從山頂出發，沿著多種分叉的路線滾到山腳下，但由於山高路陡以及中間步驟繁多，皮球可能會隨機滾到其他地方。從山頂出發，路途遙遠，易出錯、效率低、成本高；更有甚者，那些來不及變化的細胞就像直接凌空跌落至山腳的皮球，這些細胞在體內有形成腫瘤的風險。我們現在選擇的是從半山腰出發，通過更為精準的控制方法使皮球按照特定的路線前進，可以更快捷、更準確地到達山腳下。」程新告訴解放日報上觀新聞記者。
【對細胞群像進行「面部識別」】
「據估計，體外製備的肝臟細胞數量需達到肝臟細胞總數的10分之一，才能發揮足夠的代償功能。我們在300毫升的培養體系中，在30天內即可獲得10的9次方肝實質細胞，以及10的8次方膽管上皮細胞，在效率上比現有的基於多能幹細胞的肝臟細胞製備體系提高了10倍以上；最終獲得的肝臟細胞的純度達到95%以上。如此一來，只需利用10個500 毫升培養瓶即可獲得足量的、具有成體細胞功能的肝臟細胞。這一體系有望大大提高臨床應用的安全性，因為作為種子細胞的內胚層幹細胞在體內會快速轉變成其他成體細胞，即使體系中有少量未分化細胞殘留，也不會『瘋狂生長』形成腫瘤，所以比多能幹細胞更安全。」程新說。
體內外功能實驗顯示，規模製備的肝臟細胞具有成體細胞的分泌、代謝及解毒功能，接近甚至優於體外培養24小時的原代肝實質細胞，可作為藥物篩選及毒理的優質體外模型；包囊化的肝實質細胞，經移植後可挽救急性肝衰竭動物，有望用於肝病的細胞治療；膽管上皮細胞在小鼠腎包囊下可形成典型的膽管網絡。這些結果顯著優於其他已報導的基於幹細胞的肝臟細胞體外製備體系，為臨床及體外應用提供了技術保證。
要確保種子細胞按計劃一步步變成想要的細胞，這就需要對「流水線」進行質量控制。「我們利用先進的單細胞測序技術，對群體中的每個細胞進行精準的『面部識別』，有助於更深入地認識和篩選我們想要的細胞類型。」
談及未來的研究方向，程新表示將聚焦體系的優化完善，包括尋找更優的種子細胞類型和探索肝病細胞治療的可行性。「比如，能否找到離『山腳』更近的種子細胞，以進一步提高效率和降低成本。同時，我們正在探索在體外構建具有血管和膽管網絡的再生肝組織，為肝病的移植治療提供用之不竭的組織器官來源。」（作者 黃海華）
【來源：上觀新聞】
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