Cell Rep:基于人内胚层干细胞的肝实质和胆管上皮细胞的规模分化系统

来源: 生物360 / 作者: 2021-01-07
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肝脏由肝实质细胞(hepatocytes)和胆管上皮细胞(cholangiocytes)等多种细胞构成,其损伤及功能紊乱严重影响人类健康。全球每年终末期肝病死亡人数高达 200 万。肝脏移植是目前治疗终末期肝病的最有效手段,但其应用严重受制于供体匮乏。体外再造肝脏组织 / 器官是解决供体来源的最佳途径,但也受制于肝脏细胞的来源限制。

此外,肝脏细胞的来源短缺以及肝组织体外模型的缺失也严重制约了药物筛选及毒理研究。由于肝脏包含超过 1011 的肝实质细胞和约 1010 的胆管上皮细胞,上述应用对肝脏细胞的来源、数量、纯度、质量及安全性等方面提出了很高要求。因此,建立高效的肝脏细胞体外规模制备及质检体系不仅是应对这一挑战的不二选择,也成为当今转化医学研究的热点和难点。

国际学术期刊 Cell Reports 发表中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所)程新研究员、北京大学生命科学学院徐成冉教授、分子细胞卓越中心陈洛南研究员和上海长征医院殷浩教授的合作研究成果 “Large-scale Generation of Functional and Transplantable Hepatocytes and Cholangiocytes from Human Endoderm Stem Cells(基于人内胚层干细胞大规模制备功能性和可移植性的肝细胞和胆管细胞)”。

为了满足肝病治疗及体外药物筛选等应用对肝脏细胞在数量、质量及安全性等方面的要求,程新研究团队及其合作者建立了高效的基于人内胚层干细胞系(hEnSCs)的体外规模化肝向分化体系,使规模制备高纯度的肝母细胞、肝实质细胞(E-heps)及胆管上皮细胞(E-chos)成为可能。

研究者利用单细胞转录组测序技术深入解析了该体系各关键分化步骤的细胞群体,并与原代及其他来源的肝实质细胞进行了系统的对比。功能实验显示 E-heps 和 E-chos 具有成体细胞的分泌、代谢及解毒功能;包囊化的 E-heps 经移植后可挽救急性肝衰动物;E-chos 在小鼠肾包囊下可形成胆管网络。该研究为肝病治疗及疾病模拟提供了先进的细胞规模制备及质检体系。

研究建立的基于人内胚层干细胞的规模化肝向分化系统为体外药物筛选、肝病模拟、肝脏体外构建以及肝病细胞治疗等应用奠定了技术及理论基础。未来的研究方向将聚焦于体系的优化完善,包括寻找更优的起始种子细胞类型(如双潜能的肝干细胞系等)、进一步降低终末分化细胞的群体异质性、进一步提高终末分化细胞体内整合及再殖能力,进而探索利用体外制备的肝脏细胞构建血管化和胆管化的肝组织以及肝病细胞治疗的可行性。

该研究工作主要由分子细胞卓越中心程新组冯思思博士、吴佳颖博士、邓小刚博士,陈洛南组邱伟林博士和北京大学徐成冉组杨李博士共同完成,程新研究员、徐成冉研究员、陈洛南研究员和殷浩教授为该论文的共同通讯作者,同时得到分子细胞卓越中心惠利健研究员和上海药物研究所潘国宇研究员的指导和帮助。该研究获国家重点研发计划项目、中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金资助,以及动物平台、细胞分析平台和分子生物学平台等的支持。

原文标题:

Large-scale Generation of Functional and Transplantable Hepatocytes and Cholangiocytes from Human Endoderm Stem Cells

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