科學家利用微囊化可增殖人肝細胞類器官實現肝衰竭治療

3月8日，《細胞-干細胞》（Cell Stem Cell）在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心惠利健團隊完成的題為Preclinical efficacy and safety of encapsulated proliferating human hepatocyte organoids in treating liver failure的研究成果。該研究實現了大規模制備海藻酸鈉微膠囊包裹的可增殖人肝細胞類器官（eLO），并在80%肝切術后肝衰竭模型和藥物對乙酰氨基酚（APAP）誘導的肝衰竭小鼠模型中證明了eLO腹腔移植的治療有效性。在術后肝衰竭中，eLO通過維持肝腸軸的穩態改善肝衰竭，保護腸道屏障，減少腸道來源的內毒素，從而促進肝臟再生等機制來改善肝衰竭。該研究驗證了ProliHH細胞的基因組穩定性及eLO移植的體內安全性。

該研究對批量生產的eLO進行了細胞活力和肝細胞成熟功能的鑒定，發現eLO的細胞活力維持在85%以上，與未經微膠囊包裹的ProliHH類器官（LO）相當，并且eLO與LO具有相當的成熟肝基因表達水平、蛋白分泌以及相似的代謝活性，證明了微膠囊包裹不影響LO成熟的肝細胞功能。

模擬臨床術后肝衰竭和小肝綜合癥，研究人員構建了80%肝切誘導的肝衰竭模型（ePH），將eLO注射到小鼠腹腔中，發現微囊化能形成免疫保護屏障，使得移植的LO體內在7天內維持較好的功能，并使后續移植的細胞回收成為可能。研究發現5%肝質量的肝細胞對ePH小鼠具有顯著的治療效果。與空微囊治療組相比，eLO治療組的小鼠生存率提高，伴隨著AST、ALT等肝損傷生化指標下降，凝血功能、降血氨能力等肝臟功能有明顯的恢復，IL-6、TNF-α等炎癥指標降低。在eLO治療組的小鼠肝臟中，研究人員觀察到在肝切后第2天開始有大量肝細胞增殖，在第14天時肝體重比恢復到與正常小鼠相似的水平，并且第14天eLO治療組小鼠肝臟的轉錄組也接近正常肝臟。此外，研究證明eLO對APAP誘導的肝衰竭小鼠也具有顯著的治療效果。

進一步，研究人員探討了eLO治療ePH的作用機制。通過對從ePH小鼠腹腔中回收的eLO進行基因表達水平、蛋白合成水平及染色分析，研究證明eLO具有氨代謝、尿素合成和糖原儲存的能力，可以改善ePH小鼠高血氨和低血糖等癥狀。為了研究eLO肝臟再生的促進作用，研究人員發現與空微囊治療組相比，eLO治療組小鼠的腸道形態和通透性更接近于正常小鼠，腸道來源的血清內毒素水平也顯著降低，繼而eLO治療組小鼠的炎癥因子水平下降，減輕了肝臟炎癥，有利于肝臟的再生。由于eLO治療后，與空微囊對照組小鼠相比，總膽汁酸水平顯著下降，而積累的膽汁酸會破壞腸道屏障，增加腸道通透性，研究人員利用肝切后水平顯著上升的膽酸飼喂ePH小鼠去增加小鼠腸道通透性，發現即使給予eLO治療，小鼠的生存率顯著降低，同時炎癥因子IL-6水平顯著上調。這些實驗數據表明，eLO治療除了提供肝功能支持外，還通過保護腸道屏障，降低腸道來源的內毒素來幫助肝臟再生。

該研究分析了eLO的生物分布、毒理和致瘤性，血液學毒性、血生化指標和解剖病理學檢測結果都證明了eLO移植的安全性。在體外，通過核型鑒定和全基因組測序，研究鑒定出體外培養的ProliHH的基因組穩定性和ProliHH致瘤性，進一步驗證該細胞的安全性。

該研究實現了大規模制備海藻酸鈉微膠囊包裹的可增殖人肝細胞類器官，并在80%肝切和對乙酰氨基酚誘導的肝衰竭小鼠模型中證明了eLO腹腔移植的有效性。同時，研究在小鼠模型中驗證了細胞的基因組穩定性及eLO移植的體內安全性，為eLO臨床研究奠定了基礎。

研究工作得到中國科學院、國家自然科學基金委、科學技術部、上海市科學技術委員會等項目的支持。

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