三項研究攻克人造肝臟體外生長的主要難題
來源：生物360
美國麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）的研究人員使希臘神話成為現(xiàn)實。
在希臘神話中，宙斯懲罰了為人間盜取火種的普羅米修斯，將他綁在高高的巖石上，派一只鷹每天啄食他的肝臟，并讓其肝臟日復(fù)一日的再生。雖然這僅僅是一種希臘 神話而已，但是其中反映的肝臟再生現(xiàn)象，當(dāng)今已經(jīng)由神話變成了現(xiàn)實。希臘神話中隱藏著一顆真理的種子，那就是如果肝臟的一部分被摘除之后，有可以自身再生 的可能性。不過現(xiàn)實中，科學(xué)家卻一直無法成功制造肝臟組織用于再生，因為成熟的肝細(xì)胞在體外會很快喪失正常功能。
現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的科學(xué) 家鑒定了一些化合物，這些化合物不僅能在體外維持肝細(xì)胞的正常功能，還能促使其增殖產(chǎn)生新的肝臟組織。研究人員指出，以這種方式培養(yǎng)細(xì)胞可以生成人工組 織，治療丙肝等慢性肝病的患者。相關(guān)研究論文刊登在近期出版的《自然-化學(xué)生物學(xué)》（Nature Chemical Biology）雜志上。
大規(guī)模篩選
此前，這組研究人員曾開發(fā)了一種方法，將肝細(xì)胞與小鼠成纖維細(xì)胞精確混合，從而在體外維持肝細(xì)胞的正常功能。研究人員對此系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，并在其中對12，500種化合物進(jìn)行了大規(guī)模篩選，分析這些化合物對肝細(xì)胞生長和功能的影響。
肝臟是人體內(nèi)的重要器官，具有多種功能，包括藥物解毒作用、能量代謝、蛋白合成和膽汁生產(chǎn)等。研究人員對83種肝臟酶的表達(dá)水平進(jìn)行了檢測，以此評估肝細(xì)胞 的功能。他們篩選了八名組織捐獻(xiàn)者的數(shù)千個肝細(xì)胞，鑒定了能維持細(xì)胞功能或促進(jìn)細(xì)胞分裂的12種化合物。其中有兩種化合物，對年輕捐獻(xiàn)者的細(xì)胞效果特別 好。
研究人員在iPS技術(shù)生成的肝細(xì)胞中，對上述兩種化合物進(jìn)行測試。在此之前，人們利用iPSC制造的肝細(xì)胞往往達(dá)不到完全成熟的狀態(tài)。而這項研究中的兩種化合物，卻能使肝細(xì)胞成熟得更加完全。
目前，研究團(tuán)隊正在iPSC生成的多種細(xì)胞類型中，測試上述化合物。他們希望了解，這些化合物是否驅(qū)動通用的成熟機制，能否對其他類型細(xì)胞產(chǎn)生類似影響。
研究人員還將把處理過的肝細(xì)胞填入高分子組織支架，并將該系統(tǒng)植入小鼠體內(nèi)，測試其替代能力。此外，他們還希望將這些化合物開發(fā)為藥物，幫助患者自身的肝臟組織再生。
這項研究克服了人們在體外培養(yǎng)肝細(xì)胞時面臨的主要困難，是一個重要的突破。
更多成果
此前，這組研究人員還解決了人造肝臟的另一個問題，讓患者機體長出血管為新移植的組織提供氧和營養(yǎng)。他們發(fā)現(xiàn)，預(yù)先在組織中嵌入內(nèi)皮細(xì)胞，可以使組織在移植 后快速長出血管。最近在解決另一個工程肝組織的挑戰(zhàn)中也取得了新進(jìn)展，使接受者的身體生長的血管為新組織供應(yīng)氧氣和營養(yǎng)。相應(yīng)的研究成果已經(jīng)在2013年 4月份，發(fā)表于《PNAS》上。
如果將預(yù)先形成條狀的內(nèi)皮細(xì)胞嵌入到該組織， 組織被植入之后他們將很快成長為數(shù)組血管。為了達(dá)到這個目標(biāo)，研究人員設(shè)計了一種新系統(tǒng)，允許它們來創(chuàng)建三維工程化組織，并精確的控制不同類型細(xì)胞在組織 內(nèi)的所處位置。這種方法在2013年5月發(fā)表于《自然通訊》（Nature Communications）雜志上的論文中已有闡述，可讓工程化組織功能比宿主組織的功能更佳。
研究人員表示，縱觀這些論文的研究成果，為解決肝組織工程化過程中長期面臨的2個挑戰(zhàn)，即體外肝細(xì)胞不斷增長的大量供應(yīng)和使接受移植的患者可以得到源源不斷的肝臟組織，提供了一種前進(jìn)的方向。
原文檢索：
Jing Shan, Robert E Schwartz, Nathan T Ross, David J Logan, David Thomas, Stephen A Duncan, Trista E North, Wolfram Goessling, Anne E Carpenter & Sangeeta N Bhatia. Identification of small molecules for human hepatocyte expansion and iPS differentiation. Nature Chemical Biology, 02 June 2013; doi:10.1038/nchembio.1270
Jan D. Baranski, Ritika R. Chaturvedi, Kelly R. Stevens, Jeroen Eyckmans, Brian Carvalho, Ricardo D. Solorzano, Michael T. Yang, Jordan S. Miller, Sangeeta N. Bhatia andChristopher S. Chen. Geometric control of vascular networks to enhance engineered tissue integration and function. PNAS. April 22, 2013, doi:10.1073/pnas.1217796110
