肝細胞病變有多可怕?科學家為您分析最新研究:肝細胞培養新突破
我們都知道科學家們研究疾病需要一些體外細胞模型。
肝細胞是肝臟中的主要細胞類型,執行多種功能並在代謝反應和藥物清除。而且,人類肝細胞是幾種肝病性病原體的唯一宿主,其中包括HBV,HCV和引起瘧疾的瘧原蟲。
因此,肝細胞在許多疾病病因學的研究中異常重要。從人肝臟分離的原代人肝細胞(PHH)是研究肝細胞生物學如HBV感染機制,HBV治療及篩葯的金標準。
原代肝細胞使用的局限
然而,當前的PHH選擇受制於捐贈者,高質量的PHH的可獲得性非常有限,而且這些PHH的分離和採購需要高昂的經濟成本,同時無法在培養中維持長期特殊功能。
此外,從患有肝病的患者中無法分離出高質量的PHH,因此較難在生理相關模型中研究可能的因果遺傳變異關係。
而造成這些局限性的根本原因是,PHHs一旦分離就無法增殖,儘管它們能夠在體內響應損傷而再生和擴增。
現在的研究已經在尋找人肝細胞的可再生來源,包括使用多能幹細胞分化為類肝細胞。儘管使用了這種方法,產生從誘導的多能幹細胞的患者特異性的肝細胞的能力,這些特異性類似於胎兒肝細胞,但並不是成熟的肝細胞。
目前措施
目前的方法已經繼續發展到擴增PHH,這些方法包括類器官離體生長,或無限增殖化。一種廣泛採用的方法是將PHH移植到具有各種形式的肝損傷的免疫缺陷小鼠中,以提供利於PHH擴增的培養環境。
已經有幾種廣泛使用的小鼠模型,通過小鼠的免疫缺陷刺激PHH的擴增,具體的刺激目前仍未確定,但推測這種擴展方法的作用是通過提供源自受損小鼠肝臟的信號,同時通過創建由於鼠肝細胞死亡而釋放的空餘空間來發揮作用的。
總而言之,這種特殊環境允許PHH移植到受損的支架中,並增殖以重新填充小鼠肝實質。一旦將這些嵌合肝臟高度人源化,就可以重新分離人肝細胞。
但是,迄今為止,這些嵌合體模型遭受了同樣的困難,從而限制了未擴大的PHH的使用:大多數PHH供體的繁殖力很差,並且嵌合水平在動物之間是不一樣的。
最新研究
來自美國康奈爾大學和洛克菲勒大學的一項研究發表在PNAS上的雜誌描述了一種新方法,通過改善嵌合小鼠肝臟的人源化,可以擴展可用的PHH供體庫。
具體來說,這項研究表明,通過這種方法,小鼠傳代的原代人肝細胞(mpPHHs)可以成功地建立適合於藥物代謝研究,而且也支持感染人類肝病原體感染包括HBV的長期培養。
並且值得注意的是,研究發現即使可鋪平性差即質量不算好的的PHH也可以通過人源化的小鼠而擴增,並且這個方法似乎使幾乎所有測試的mpPHH的後續可鋪性轉成正常化。
最重要的是,mpPHH可以用慢病毒載體高效轉導,使用並且凍存後用於離體應用,或重新移植以生成攜帶基因修飾的人類移植物的人源化小鼠。
這項研究有兩個巨大進步,其一是改善後的鼠肝人源化可以生產高質量的傳代PHH,然後是這些PHH具備再次遺傳修飾和移植的能力。
這兩項進步讓PHH模型得到了更大的完善,為而後需要的HBV完全治癒或者新葯篩選提供了新的平台。
參考文獻:Expansion, in vivo-ex vivo cycling, and genetic manipulation of primary human hepatocytes.