模仿早期肝臟器官:利用誘導多能干細胞產生肝芽。
發(fā)表在本周《自然》雜志上的這項研究顯示,這些直徑約4毫米至5毫米的肝芽在肝功能衰竭的小鼠體內存活下來,并"接手"了肝臟的正常工作--分泌肝特異性 蛋白、清除血液中的毒素、產生人類特異性代謝物。但也許最值得注意的是,移植后的肝芽很快就與附近的血管融合,獲得了受體血液系統的支持,從而得以持續(xù)生 長。這標志著再生醫(yī)學領域的一個重大成就:首次培育出連接到受體血液系統的復雜器官。
日前,日本橫濱市立大學與美國西奈山醫(yī)學院科學家合作,利用人類誘導多能干細胞(iPS細胞)構建出微小"肝芽",然后移植到小鼠體內,結果這些肝芽成功 生長成微型人類肝臟,并像健康器官一樣具有正常的肝功能。研究人員表示,這是首次報告從iPS細胞培育出功能性人類器官,雖然還只是初步成果,但卻有望給 再生醫(yī)學領域帶來革新性的療法,減少對于捐贈器官的依賴。
研究團隊說,如果該過程被證明是安全的,移植物將可以取代成人30%的正常肝功能,這將改變許多肝功能衰竭患者的治療現狀。
為了構建肝芽,研究人員使用了3種不同類型的人類細胞:先將人類皮膚細胞重編程為iPS細胞,并讓其分化成表達肝臟基因的早期肝細胞;然后加入從臍帶血中提取的內皮細胞(負責指揮血管排列),以及制造骨骼、軟骨和脂肪的間充質干細胞。他們吃驚地發(fā)現,這些細胞自行安排,逐漸長成球狀的細胞簇,就如同肝臟在人類胚胎中的最初期發(fā)育一樣。
細胞簇在兩個月內快速增殖,生長成4毫米至5毫米大小的肝芽,隨后被移植到小鼠的皮膚下。研究團隊拍攝的圖像顯示,隨著時間的推移,肝芽與小鼠的血管慢慢連接起來,最終發(fā)育成類似成體肝臟的器官。
研究人員向小鼠施加了兩種藥物,來檢查這個肝組織的功能,一種是抗炎藥酮洛芬,另一種是治療高血壓的藥物異哇胍。他們在小鼠的血液中發(fā)現了通常來自人類肝臟而不是小鼠肝臟的代謝產物。
在第二個實驗中,研究人員觀察植入的肝臟組織是否可以幫助肝功能衰竭的小鼠生存。其中一組小鼠的每一只體內都被植入了12個人類肝芽,另一組作為對照組。兩組均接受了白喉毒素注射,對照組小鼠在10天內都死亡了,而治療組小鼠有近三分之一存活超過40天。
研究人員表示,還需對接受移植的小鼠觀察數月,看這些細胞是否退化或發(fā)展成腫瘤。下一步,他們準備大批量制造肝芽用于人體試驗,但這是幾年以后的事情了。