肝脏类器官:重塑“生命之树”的新希望

作者: 袁湘

来源: 中国科学院分子细胞卓越创新中心

发布日期: 2024-05-28 17:01:34

中国科学院分子细胞卓越创新中心研究员惠利健带领团队,通过体外肝细胞培养和生物工程技术,成功将肝脏类器官封装在微胶囊内,解决了肝细胞移植面临的多种问题,为肝衰竭的治疗开辟了新路径。

肝脏是人体功能最多的器官,在新陈代谢、解毒、合成蛋白、凝血、免疫、能量产生及水与电解质的调节中均起着非常重要的作用,像一座巨大的“化工厂”。承担如此重要功能的肝脏却是个不存在末梢神经的“沉默器官”,病变早期不会出现明显症状,而一旦出现症状,往往已到疾病晚期。

传统治疗肝功能衰竭的方法之一是肝移植手术,由于受到肝源问题的严重限制,接受肝脏移植的患者极其有限。随着医学的进步,研究人员发现肝细胞移植是一种可替代肝脏移植的极具潜力的方法。但是,肝细胞移植面临来源有限、肝细胞原位移植肝脏时“定居”和“繁殖”困难、免疫排斥等一系列问题。

近年来,已有研究人员尝试将肝细胞从肝脏中分离出来,巧妙地包裹于微小的“果冻胶囊”中,通过异位移植到腹腔的方式,帮助它绕开原位细胞“定居”和“繁殖”问题,规避免疫排斥问题。这样的操作延长了患者等待肝移植手术的时间,甚至直接治愈了50%的急性肝衰竭患者,让他们免除肝移植手术之苦。不过,这一方法同样受到肝细胞来源的局限性、批次间显著差异以及体内外细胞活力差等限制,无法被广泛应用。

中国科学院分子细胞卓越创新中心研究员惠利健带领团队,长期致力于克服肝细胞来源瓶颈的研究,已取得了一系列成果。科研团队成功建立了高效的人类肝细胞扩增体系,实现肝细胞从几个到十万乃至更多数量的跃升。更重要的是,团队通过体外3D培养体系,将肝细胞培养为肝脏类器官,让它们宛如微型肝脏,拥有代谢、解毒和蛋白合成等功能。这为肝细胞治疗提供了极有潜力的新型细胞来源。

近日,研究团队通过体外肝细胞培养和生物工程技术,将肝脏类器官封装在微胶囊内。这些微胶囊像一个个保护罩,护送肝脏类器官躲过免疫系统的攻击,同时又允许营养物质和代谢废物等小物质自由进出,从而使肝脏类器官维持长时间体内外的细胞活力,并能长时间稳定发挥正常的肝脏功能。研究人员已在小鼠模型上验证了这一技术的可行性与疗效。

他们通过药物诱导和外科手术等方式建立了急性肝衰竭模型,然后将肝脏类器官微胶囊移植到小鼠腹腔内。结果显示,这些微型肝脏可以有效替代受损肝脏,发挥解毒、代谢及蛋白合成功能,修复患病肝脏组织,极大地提高了受试小鼠的生存率。

更令人惊喜的是,微型肝脏还表现出改善肠道环境、降低内毒素水平的效果,为肝脏的再生创造了有利条件。同时,研究人员还证实这一移植方法在小鼠身上的安全性,为临床应用奠定了坚实的基础。目前,团队正在开展临床研究,进一步验证该疗法在人体中的安全性和有效性。这项研究是肝脏类器官细胞治疗领域的一项革命性进展,为肝衰竭的治疗开辟了一条全新的路径。

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