Calo 今天 11:40
這是一個(gè)72小時(shí)慢速拍攝的視頻，顯示了人體誘導性多能干細胞形成簡(jiǎn)單的人類(lèi)肝臟的過(guò)程。來(lái)源：Takanori Takebe
自1981年發(fā)現胚胎干細胞以來(lái)，還沒(méi)有實(shí)驗室成功利用多能干細胞構建能血管化的復雜器官。主流觀(guān)點(diǎn)認為，要在體外重塑器官發(fā)育時(shí)的細胞間相互作用是不現實(shí)的。然而，日本橫濱市立大學(xué)的研究小組沖擊了這一觀(guān)點(diǎn)：他們利用人類(lèi)誘導性多功能干細胞（iPSCs）在體外培育了簡(jiǎn)單的人類(lèi)肝臟，移植到小鼠體內后，這些肝臟成功血管化并正常行使功能，
研究結果日前發(fā)表在《自然》上。
此前，全球有不少實(shí)驗室一直致力于在三維塑料支架的幫助下，利用病人自身的細胞培育器官。武部貴則（Takebe Takanori）和橫濱市立大學(xué)的同事嘗試了別的策略：他們讓細胞自己構建支架。倫敦國王學(xué)院的干細胞科學(xué)高級講師達斯克?伊里奇（Dusko Ilic）評論稱(chēng)，武部小組選擇的策略非常有前景。
研究者將人體皮膚細胞誘導成多能干細胞，使其分化為早期肝細胞，并與其他兩種對肝臟發(fā)育極其重要的細胞混合：一種是用于構建血管的人類(lèi)臍靜脈內皮細胞（HUMECs），另一種是用于連接組織的人類(lèi)間充質(zhì)干細胞（MSCs）。很快，這些細胞開(kāi)始自組裝成肉眼可見(jiàn)的立體細胞團。5天之后，培養皿里的景象讓武部完全驚呆了：細胞團組裝成了一個(gè)微小的三維結構，像一個(gè)縮小版的肝臟一樣運作。這種微小的肝臟只有大約5毫米長(cháng)，卻在逐漸形成自己的血管。武部把這個(gè)小東西稱(chēng)為“肝芽”（Liver buds）。
由人體誘導性多能干細胞（iPSCs）培養而來(lái)的人類(lèi)肝臟。來(lái)源：Takanori Takebe
隨后，研究者把肝芽異位移植到免疫缺陷的小鼠身上。在48小時(shí)之內，肝芽就快速地與小鼠的血管連接。大約10天之后，肝芽開(kāi)始正常運作。利用基因芯片，研究者分析了83種已知在肝臟發(fā)育過(guò)程中連續上調的基因，發(fā)現在利用誘導性多功能干細胞培育的肝芽中，這些基因的表達譜與在人類(lèi)胎兒肝細胞發(fā)育成的早期肝組織中相近。
為了檢驗肝芽的藥物代謝活性，研究者還對被植入肝芽的小鼠使用酮洛芬和異哇胍兩種藥物——這兩種藥物在人類(lèi)和小鼠中的代謝途徑是不同的。在用藥后，研究者在小鼠的尿液和血清樣本中檢測到了人類(lèi)特異性的代謝產(chǎn)物。進(jìn)一步的代謝組實(shí)驗表明，移植到小鼠體內的肝芽與成人肝臟具有代謝上的相似性。這些結果表明，移植到小鼠體內的肝芽正在發(fā)揮人類(lèi)肝臟的功能。
后續實(shí)驗發(fā)現，對使用更昔洛韋誘導的肝衰竭小鼠進(jìn)行肝芽移植后，肝衰竭小鼠的存活率相對于對照組有明顯提高。上述研究結果共同證明，利用誘導性多能干細胞制備出的人造肝臟，確實(shí)具備真正的肝臟的功能。
這是科學(xué)界首次用誘導性多功能干細胞（iPSCs）培育出具有功能的人類(lèi)器官，許多同行都對武部貴則小組的研究表示贊許。哈佛干細胞研究所的喬治?丹利（George Daley）稱(chēng)這是一場(chǎng)偉大的進(jìn)步。愛(ài)丁堡大學(xué)的干細胞學(xué)家斯圖爾德?福布斯（Stuart Forbes）表示這些成果非常鼓舞人心。倫敦大學(xué)學(xué)院的克里斯?梅森（Chris Mason）則指出，iPS肝芽的最大價(jià)值可能在于促進(jìn)藥物改良：武部的研究數據可能幫助開(kāi)發(fā)者更好地預測病人對藥物的代謝過(guò)程，以更早地檢測出不必要的藥物副作用。
雖然武部的研究令人驚喜，但也只是非常初步的結果。許多學(xué)者都提到，在將這種方法引入臨床治療之前，還需要進(jìn)行大量的深入研究。目前這些微型肝臟的規模太小，結構也并不完整——這些肝芽沒(méi)有膽管。武部貴則強調，最重要的一步是令肝芽發(fā)育到足夠移植進(jìn)人體。目前需要的是建立新的自動(dòng)化培養系統，使得肝芽的大量制備成為可能。從實(shí)驗室走到臨床應用，研究者估計大約還需要十年時(shí)間。
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