再生醫學的力量使得科學家們現在能夠將皮膚細胞轉化為與心臟細胞、胰腺細胞甚至神經元非常相似的細胞。然而,事實證明拯救生命療法的重要前提條件:獲得完全成熟的細胞生成方法比想象中要困難得多。
現在,來自Gladstone研究所和加州大學舊金山分校(UCSF)的科學家們取得了一項重大的突破:他們發現了一種方法可將皮膚細胞轉化為成熟的、全功能的肝細胞,甚至在移植到模擬肝衰竭的實驗室遺傳修飾動物體內后也能自身旺盛生長。
在以往的肝細胞重編程研究中,科學家們很難獲得在移植之后存活并生成肝組織的干細胞源性肝細胞。現在Gladstone-UCSF研究小組想出了一種辦法來解決這一問題。
在發表于2月23日《自然》(Nature)雜志上的最新論文中,Gladstone研究所資深研究員丁勝(Sheng Ding)博士實驗室,以及加州大學舊金山分校副教授Holger Willenbring博士實驗室的研究人員,開發了一種新的細胞重編程方法能夠將人類皮膚細胞轉變為與構成天然肝組織的細胞幾乎沒有區別的肝細胞。
丁勝博士是近年來干細胞領域引人注目的一位華人科學家,其早年畢業于北京大學。丁博士在合成化學、干細胞生物學以及藥物研發技術方面具有很強的科研實力和獨特見解,創造性地開拓了“干細胞化學生物學”這一前沿性新領域。2009 年被權威雜志 The Scientist評為“年度最佳創新技術”和 “生命科學年度人物”。
新研究結果為罹患或是處于形成肝衰竭風險中的數百萬患者帶來了新希望。肝衰竭是一種導致漸進性、不可逆肝功能喪失的日益常見性疾病。代價昂貴的肝移植是目前唯一的治療方案。因此,長期以來科學家們一直在期待干細胞技術成為一種潛在的替代療法。然而到目前為止很大程度上他們還是毫無收獲
丁勝博士說:“早期的一些研究試圖將皮膚細胞重編程回復至多能、干細胞樣狀態,以在隨后生成肝細胞。然而生成這些所謂的誘導多能干細胞(iPS細胞),并不總是隨后能夠完全地轉化為肝細胞。因此我們認為,不用讓這些皮膚細胞完全回復至多能、干細胞樣狀態,我們或許能夠將它們帶至一個中間階段。”
在這項研究中,研究人員采用了一種包含重編程基因與化合物的“雞尾酒”將人類皮膚細胞轉化成了與內胚層細胞相似的細胞。內胚層細胞最終可發育成為人體許多重要的器官,包括肝臟。
論文的主要作者、Gladstone研究所博士后學者朱賽勇(Saiyong Zhu,音譯)說:“不用讓皮膚細胞回到起始狀態,我們只讓它們走一小段路,生成了內胚層樣的細胞。這一步使得我們生成了更容易誘導變為肝細胞的大型細胞庫。”
接下來,研究人員發現了能夠將這些細胞轉變為功能性肝細胞的一組基因和化合物。僅僅在數周之后,研究小組便開始注意到發生了轉變。
論文的主要作者、加州大學舊金山分校博士后學者Milad Rezvani說:“這些細胞開始呈現肝細胞形狀,甚至開始執行常規的肝細胞功能。它們并非是完全成熟的細胞,但它們卻正在走向成熟。”
受到實驗皿中這些初步結果的鼓舞,該研究小組想看看在真實的肝臟中會發生什么。因此,他們將這些早期階段的肝細胞移植到了小鼠肝臟中。在9個月的時間內,研究小組通過檢測肝細胞特異性蛋白和基因對細胞功能和生長進行了監測。
研究小組注意到,在移植2個月后小鼠體內的人類肝蛋白水平增高,表明移植細胞正在變為成熟的、功能性的肝細胞。9個月后,未顯示出任何的細胞生長減慢跡象。這些結果表明,研究人員發現了成功再生肝組織所需的一些因子。
Willenbring 博士說:“盡管仍有許多的問題,但這些細胞能夠在移植后數月完全成熟及生長,這一事實令人感到極其有前景。在未來,我們的技術有可能成為不需要接受全器官替換的肝衰竭患者,或是由于供體器官供應有限無法獲得移植的患者的一種替代療法。”
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