如何“制作”可移植肝脏？学术资讯

脱细胞化肝组织的细胞外基质。

近日，巴西圣保罗大学生物科学研究所（IB-USP）人类基因组和干细胞研究中心（HUG-Cell）的研究人员开发了一种在实验室修复及重建人类肝脏器官的技术。目前，研究人员已用大鼠肝脏证明了这一技术的可行性。相关论文发表在《材料科学与工程C》杂志上。

论文第一作者、HUG-Cell的博士后研究员 Luiz Carlos de Caires-Júnior说：“该计划的目的是在实验室中大规模培养人类肝脏。新技术不仅可以避免器官移植者的长时间等待，也可以降低移植器官排斥的风险。”

近年来随着器官移植的需求增加，组织生物工程技术逐渐成熟，其中的脱细胞化（decellularization）和再细胞化（recellularization）便是上述新技术的基石。实验中的肝脏一般来自已故捐赠者。

研究人员首先用含有洗涤剂或酶的溶液对其进行处理，去除肝脏组织中的所有细胞，只留下细胞外基质与器官的原始结构和形状；随后，再在细胞外基质中植入从病人身上提取的细胞。这避免了免疫系统反应和长期排斥的风险。

论文作者Mayana Zatz说：“这相当于移植‘修复’的肝脏。它不会被宿主拒绝，因为它使用的是病人自己的细胞，因此也没有必要使用免疫抑制剂。”

新技术还可以用来修复一些被认为是损坏的、不可移植的器官，以扩大器官供应。“许多可供移植的器官实际上无法使用，因为捐赠者死于交通事故。而这项新技术可以根据器官的状态将其修复。”

然而，脱细胞化过程去除了细胞外基质的主要成分。这削弱了细胞与细胞外基质的粘附，阻止了再细胞化。

为克服该障碍，研究人员在脱细胞化和再细胞化之间引入一个额外的阶段——将富含SPARC和TGFB1等分子的溶液注射到细胞外基质中。SPARC和TGFB1是在实验室条件培养基中生长的肝细胞产生的蛋白质。这些蛋白质对肝脏健康至关重要，因为它们调控着肝细胞增殖以及血管构建。在大鼠肝细胞外基质经过该溶液处理后，肝细胞、内皮细胞和间充质细胞被充入。其中，间充质细胞源于人类诱导的多能干细胞（iPSCs）。

这一“人工器官”在模拟人体环境的培养箱中生长了五周。分析表明，富含SPARC和TGFB1的细胞外基质可显著改善细胞的再细胞化。

“研究表明，我们有可能在肝脏的细胞系中诱导人类干细胞分化，并利用这些细胞重建器官，使其发挥功能。本研究结果第一次证明了新技术的有效性。”Zatz说。

Caires-Júnior表示：“这种处理方式使得肝细胞的生长发育更加旺盛。我们计划建造一个人体肝脏脱细胞生物反应器，让基于实验室的大规模肝脏器官培养成为可能。同时，新技术还可以用于生产其他器官，如肺、心脏和皮肤。”

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编译：小贝

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《材料科学与工程C》

期刊编号：0928-4931

原文链接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-04/fda-rda040521.php