  当前的科学研究正不断探索新的可能性，其中包括利用人类化学源性肝祖细胞（hCdH）在再生医学、疾病建模和毒理学测试中的潜在应用。这一前沿领域的突破性成果为我们揭开了肝脏疾病治疗和研究的新篇章。让我们一起深入了解这项引人注目的研究，探索未来可能带来的医学革新和健康福祉。  过去十年，类器官培养技术取得了显著突破。与二维细胞培养相比，类器官系统能够精准重现体内组织的生理、生化和生物力学环境，因此具有更高的相关性。以往研究揭示，多种多能干细胞，如胚胎干细胞（ESC）和诱导多能干细胞（iPSC），以及从胚胎或成人组织中分离出的组织特异性干/祖细胞，都能分化出肝类器官。 本研究旨在将化学衍生的肝祖细胞（hCdH）发展为一种潜力巨大的新工具，以期在人类肝病建模、再生医学和毒理学测试等领域发挥重要作用，为肝病治疗和新药研发提供更为精准和高效的实验模型。  hCdH被克隆扩增为类器官培养，起始hCdH系列之间的变异性较低。hCdH衍生的肝类器官（hCdHO）在EpCAM表达、类器官生成效率和定向肝细胞分化能力方面表现出比人类肝细胞（hLO）更好的性质。将hCdHO移植到FRG小鼠中，其存活时间比注射hLO的小鼠更长。暴露于乙醇时，hCdHO发展出比hLO更强的酒精相关肝病（ARLD）表型。在体外药物诱导损伤实验中，hCdHO显示出与hPH相似或更高的敏感性反应。   1. hCdH作为肝类器官的细胞来源 研究人员采用了一种新方法，使用直接小分子介导的人原代肝细胞(hph)重编程来生成hCdH。从21个供肝样本中分离hPH，并在含有特定小分子的重编程培养基中培养。处理导致小上皮细胞快速扩增，并显示出肝祖细胞标记基因和蛋白质稳定上调。当重编程培养基切换到谱系特异性分化培养基(DM)时，hCdH表现出肝细胞和胆管细胞的特征。流式细胞术分析显示重编程效率很高。基因表达谱分析进一步证实了肝祖细胞标记基因的强烈诱导。将hCdH包埋于Matrigel中，在肝类器官培养基中培养，可迅速形成典型的囊肿样结构，并能在培养中维持6个月以上。此外，hCdHO和hLO类器官具有来自EpCAM阳性导管肝细胞的共同细胞起源（图1）。  图1 2. hCdH衍生的肝类器官的表征 研究人员对比了从化学来源的肝祖细胞培养的类器官与来自同一人类供体肝组织的hCdHO和hLO类器官培养物。结果显示，化学来源的肝祖细胞类器官在生成效率、增殖潜力和肝祖细胞标志物表达上均优于传统培养物。此外，与从人类iPSC生成的类器官相比，两者在生成效率和生化特性上相当，但形态和时间生成特征有所不同。这些数据表明hCdHO和hiPSO具有相当的生成效率和生化特性（图2）。  图2  3. hCdHO体外肝分化潜能的研究 为了比较hCdHO与hLO的肝分化能力，研究人员在分化培养基中培养了这两种类器官，并进行了形态和基因表达分析。结果显示，hCdHO在分化培养基中表现出更紧凑的形态，并强烈诱导了关键的肝细胞标志物。与hLO和hiPSO相比，hCdHO在白蛋白分泌、糖原储存和细胞色素p450代谢活性等方面表现出更高的功能活性。mRNA测序进一步证实，hCdHO在分化后与肝细胞相关的生物过程上调（图3）。 图3 4. hCdHO在体内的治疗潜力 为了测试hCdH衍生的类器官作为功能性肝细胞移植的能力，研究人员使用了FRG突变小鼠作为治疗性再生模型。通过比较不同供肝组织来源的hLO和hCdHO的移植效果，发现hCdHO具有更强的存活能力和再生能力。在接受hCdHO_DM细胞移植的小鼠中，肝脏切片显示出更多的Fah-和hGAPDH阳性区域，并且肝功能得到了显著改善。因此，hCdHO_DM可能是再生医学中更好的候选物（图4）。 图4 5. hCdHO_DM作为肝毒性筛选工具 研究人员评估了hCdHO_DM作为药物敏感性测试体外筛选平台的潜力。通过对比hPH和hCdH对细胞毒性化合物的反应，发现hCdHO_DM对特定药物（如Vinblastine、SB-203580、Terfenadine和Mibefradil）的反应存在显著差异。与hPH和hCdH相比，hCdHO_DM对Terfenadine和Mibefradil的敏感性更高，而对Vinblastine和SB-203580的耐药性更强。这种敏感性差异使得hCdHO_DM成为毒理学研究的一种新模型，有助于更安全地选择药物浓度并避免毒性（图5）。 图5 6. hCdHO作为研究酒精相关性肝病的模型 研究人员研究了使用hCdHO模拟酒精相关性肝病（ARLD）的潜力。实验结果显示，hCdHO比2D培养的细胞更能有效建立ARLD的病理生理模型。通过比较同一供体的hLO和hCdHO对乙醇处理的反应，发现hCdHO在乙醇诱导的炎症和脂质积累方面表现更强烈，并表现出更强的ARLD表型。RNA测序进一步证实hCdHO能够再现酒精性肝损伤的病理特征，适用于ARLD的体外建模。此外，hCdHO还能模拟其他肝脏疾病（图6、7）。 图6 图7 本文介绍了hCdH在再生医学、疾病建模和毒理学测试中的应用。研究团队通过对hCdH的研究发现，这些细胞具有潜在的用途，可以用于肝类器官的生成、疾病模型的建立以及毒理学试验。他们采用多种技术，如RNA测序和生物信息学分析，对hCdH进行了深入研究，并取得了令人振奋的成果。这些发现为未来肝脏相关疾病治疗和研究提供了新的可能性。通过进一步推广和应用这些成果，有望在医学领域取得更大的突破，为人类健康带来福祉。 参考文献 Salas-Silva S, Kim Y, Kim TH, Kim M, Seo D, Choi J, Factor VM, Seo HR, Song Y, Choi GS, Jung YK, Kim K, Lee KG, Jeong J, Shin JH, Choi D. Human chemically-derived hepatic progenitors (hCdHs) as a source of liver organoid generation: Application in regenerative medicine, disease modeling, and toxicology testing. Biomaterials. 2023 Dec;303:122360. doi: 10.1016/j.biomaterials.2023.122360. Epub 2023 Oct 20. PMID: 38465578. |
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