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美科学家培育人造肝脏获新进展

2019年03月27日 栏目:网络

科学家此前首次成功将人造肾脏植入老鼠体内新浪科技讯 北京时间6月8日消息,据国外媒体报道,美国科学家在培育人造肝脏方面取得新进展。研究中

科学家此前首次成功将人造肾脏植入老鼠体内

新浪科技讯 北京时间6月8日消息,据国外媒体报道,美国科学家在培育人造肝脏方面取得新进展。研究中,他们发现了十几种化学物质,不仅能够帮助在实验室培养皿中培养的肝细胞保持基本功能,同时还能促使它们不断繁殖以形成新的组织。研究指出以这种方式生长的肝细胞能够让科学家培育所谓的工程化肝组织,用于治疗无数患有慢性肝病的患者,例如C型肝炎

在神话传说中,普罗米修斯因为人类盗火遭到严厉惩罚,被沉重的铁链锁在高加索山的悬崖上。每一天,一只老鹰都会飞过来啄食他的肝脏。第二天,他的肝脏又重新长出,继续遭受这种痛苦。美国麻省理工学院的工程师桑格塔-布哈蒂亚表示现代科学家已经意识到这个神话传说也有其真实的一面,那就是人类的肝脏确有再生能力。如果切除肝脏的部分区域,肝脏能够重新长出这个部位。一直以来,研究人员便利用肝脏的再生能力培育用于进行移植的人造肝脏组织, 但这种研究始终步履蹒跚,原因在于成熟的肝细胞会在脱离肝脏后迅速失去正常功能。

布哈蒂亚是麻省理工学院卫生科学与技术以及电气工程与计算机学教授,同时还是麻省理工学院考克癌症研究所和医学工程与科学研究所的研究员。她指出:“这是一种自相矛盾的现象。我们知道肝细胞具备生长能力,但不知何故,我们无法在人体外让它们生长。”现在,布哈蒂亚在实现这一目标的道路上又往前迈进一步。根据发表于6月2日期《自然-化学生物学》杂志上的研究论文,他们发现了十几种化学物质,不仅能够帮助在实验室培养皿中培养的肝细胞保持基本功能,同时还能促使它们不断繁殖以形成新的组织。

研究人员表示以这种方式生长的肝细胞能够让科学家培育所谓的工程化肝组织,用于治疗无数患有慢性肝病的患者,

美科学家培育人造肝脏获新进展

例如C型肝炎。研究论文的主执笔人是哈佛大学/麻省理工学院卫生科学与技术组的研究生景珊(Jing Shan,音译),参与者包括布哈蒂亚实验室的成员以及博德研究所、哈佛医学院和威斯康星州大学的研究人员。

在此之前,布哈蒂亚就曾研发出一种方式,能够让脱离人体的肝细胞暂时保持正常功能。具体地说,就是将肝细胞与老鼠纤维原细胞混合在一起。在进行此项由美国国立卫生研究院和哈佛休斯医学研究所资助的研究过程中,研究小组也采用了这种方式,在培养皿的小凹陷部位让成层的肝细胞与纤维原细胞混合在一起。通过这种方式,他们能够进行大规模的快速研究,研究1.25万种不同化学物质如何影响肝细胞的生长和功能。

肝脏拥有大约500种功能,主要分为4种,分别是药物解毒作用、能量代谢、蛋白质合成以及分泌胆汁。研究过程中,研究员大卫-托马斯与博德研究所的托德-格鲁布合作,对83种肝脏酶的表达水平进行了测量。这些酶对应的是一些需要保持的功能。经过对来自8名组织捐献者的数千个肝细胞进行筛查,科学家找到了12种化学物质,不仅能够帮助肝细胞保持功能,同时还能促进肝细胞分裂。

其中2种化合物在较年轻捐献者的肝细胞内表现尤为突出。得出这一发现后,研究人员——包括医学工程与科学研究所的博士后罗伯特-斯库瓦茨以及威斯康星州大学人类与分子遗传学教授斯蒂芬-邓肯——又将它们施加于来自诱导多能干细胞的肝细胞,进行测试。此前,科学家就曾用诱导多能干细胞培育肝实质细胞,但这种肝细胞往往无法进入完全成熟状态。在施加这两种化合物后,这种肝细胞能够进一步发育成熟。

布哈蒂亚和她的研究小组希望确定的是,这些化合物能否启动一个通用型发育成熟过程,影响其他类型的细胞。其他研究人员目前正对利用诱导多能干细胞培育的其他细胞进行测试。在未来进行的研究中,麻省理工学院的研究小组希望将经过处理的肝细胞植入聚合物制成的组织支架,而后将支架植入老鼠体内,用以测试这种肝细胞是否可以用于取代肝组织。此外,他们还将研究利用这些化合物研制药物的可能性,帮助再生患者的肝脏组织。这项研究与哈佛大学医学院的特里斯塔-诺斯和沃尔弗拉姆-戈斯林合作进行。

在解决肝组织工程师面临的另一个挑战方面,布哈蒂亚和同事近也取得进展。这个挑战就是让受体的身体生长出血管,为新组织提供氧和营养物。在发表于4月期《美国国家科学院院刊》上的研究论文中,布哈蒂亚和宾夕法尼亚州大学教授克里斯托弗-陈指出如果预成型的内皮细胞被植入肝组织,它们能够在植入肝组织后快速发育成血管阵列。

为了做到这一点,布哈蒂亚实验室与多伦多大学的彼得-赞德斯特拉合作设计了一个新系统,允许他们创建3D工程化组织并且精确控制肝组织内不同类型细胞的取代过程,进而让工程化组织与受体组织更好地兼容。在5月期的《自然-通讯》杂志上,科学家描述了这种方式。布哈蒂亚表示:“这些研究论文阐述了一个前进方向,可以解决肝组织工程化过程中长久以来面临的挑战,即在人体外培育大量肝细胞和让培育的肝组织与受体的肝脏嫁接在一起。”(孝文)

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