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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73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?!?/SPAN>

 


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