3月8日，國際學(xué)術(shù)期刊Cell Stem Cell在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）惠利健研究組的最新研究成果：“Preclinical efficacy and safety of encapsulated proliferating human hepatocyte organoids in treating liver failure”。該項研究實現(xiàn)了大規(guī)模制備海藻酸鈉微膠囊包裹的可增殖人肝細(xì)胞類器官（encapsulated ProliHHs liver organoids, eLO），并在80%肝切術(shù)后肝衰竭模型和藥物對乙酰氨基酚（acetaminophen, APAP）誘導(dǎo)的肝衰竭小鼠模型中證明了eLO腹腔移植的治療有效性。在術(shù)后肝衰竭中，eLO通過維持肝腸軸的穩(wěn)態(tài)改善肝衰竭，保護腸道屏障，減少腸道來源的內(nèi)毒素，從而促進肝臟再生等機制來改善肝衰竭。最后，研究團隊驗證了ProliHH細(xì)胞的基因組穩(wěn)定性及eLO移植的體內(nèi)安全性，為正在進行的eLO臨床研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。目前該研究在IIT（investigator initiated trial）臨床研究中。
在該研究中，惠利健團隊的研究人員首先對批量生產(chǎn)的eLO進行了細(xì)胞活力和肝細(xì)胞成熟功能的鑒定，發(fā)現(xiàn)eLO的細(xì)胞活力維持在85%以上，與未經(jīng)微膠囊包裹的ProliHH類器官（liver organoids, LO）相當(dāng)，并且eLO與LO具有相當(dāng)?shù)某墒旄位虮磉_(dá)水平、蛋白分泌以及相似的代謝活性，證明了微膠囊包裹不影響LO成熟的肝細(xì)胞功能。
模擬臨床術(shù)后肝衰竭和小肝綜合癥，研究人員構(gòu)建了80%肝切誘導(dǎo)的肝衰竭模型（extended 80% partial hepatectomy, ePH），并將eLO注射到小鼠腹腔中，發(fā)現(xiàn)微囊化能形成免疫保護屏障，使得移植的LO體內(nèi)7天內(nèi)維持較好的功能，并使后續(xù)移植的細(xì)胞回收成為可能。研究發(fā)現(xiàn)5%肝質(zhì)量 (5x106)的肝細(xì)胞對ePH小鼠具有顯著的治療效果。與空微囊治療組相比，eLO治療組的小鼠生存率提高，伴隨著AST、ALT等肝損傷生化指標(biāo)下降，凝血功能、降血氨能力等肝臟功能有明顯的恢復(fù)，以及IL-6、TNF-α等炎癥指標(biāo)降低。同時，在eLO治療組的小鼠肝臟中，觀察到在肝切后第2天開始有大量肝細(xì)胞增殖，在第14天時肝體重比恢復(fù)到與正常小鼠相似的水平，并且第14天eLO治療組小鼠肝臟的轉(zhuǎn)錄組也接近正常肝臟。此外，研究團隊證明eLO對APAP誘導(dǎo)的肝衰竭小鼠也具有顯著的治療效果。
隨后，研究人員對eLO治療ePH的作用機制進行了探究。通過對從ePH小鼠腹腔中回收的eLO進行基因表達(dá)水平、蛋白合成水平及染色分析，證明eLO具有氨代謝、尿素合成和糖原儲存的能力，可以改善ePH小鼠高血氨和低血糖等癥狀。為了研究eLO肝臟再生的促進作用，研究人員發(fā)現(xiàn)與空微囊治療組相比，eLO治療組小鼠的腸道形態(tài)和通透性更接近于正常小鼠，腸道來源的血清內(nèi)毒素水平也顯著降低，繼而eLO治療組小鼠的炎癥因子水平下降，減輕了肝臟炎癥，有利于肝臟的再生。由于eLO治療后，與空微囊對照組小鼠相比，總膽汁酸水平顯著下降，而積累的膽汁酸會破壞腸道屏障，增加腸道通透性，研究人員利用肝切后水平顯著上升的膽酸（1% cholic acid）飼喂ePH小鼠去增加小鼠腸道通透性，發(fā)現(xiàn)即使給予eLO 治療，小鼠的生存率顯著降低，同時炎癥因子IL-6水平顯著上調(diào)。這些實驗數(shù)據(jù)表明，eLO治療除了提供肝功能支持外，還通過保護腸道屏障，降低腸道來源的內(nèi)毒素來幫助肝臟再生。
研究人員對eLO的生物分布、毒理和致瘤性進行了分析，血液學(xué)毒性、血生化指標(biāo)和解剖病理學(xué)檢測結(jié)果都證明了eLO移植的安全性。同時，在體外，通過核型鑒定和全基因組測序，鑒定體外培養(yǎng)的ProliHH的基因組穩(wěn)定性和ProliHH致瘤性，進一步驗證該細(xì)胞的安全性。
綜上所述，該研究實現(xiàn)了大規(guī)模制備海藻酸鈉微膠囊包裹的可增殖人肝細(xì)胞類器官，并在80%肝切和對乙酰氨基酚誘導(dǎo)的肝衰竭小鼠模型中證明了eLO腹腔移植的有效性。同時，研究團隊在小鼠模型中驗證了細(xì)胞的基因組穩(wěn)定性及eLO移植的體內(nèi)安全性，為正在進行的eLO臨床研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。
分子細(xì)胞卓越中心袁湘博士和博士生吳婧琪為該論文共同第一作者，惠利健研究員為該論文通訊作者。該項工作得到中國科學(xué)院、基金委、科技部、上海市科委等項目的資助，以及分子細(xì)胞卓越中心分子生物學(xué)技術(shù)平臺、細(xì)胞分析技術(shù)平臺、化學(xué)生物學(xué)技術(shù)平臺、動物實驗技術(shù)平臺和細(xì)胞庫/干細(xì)胞技術(shù)平臺的幫助與支持。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1934590924000481
微囊化肝細(xì)胞類器官移植治療肝衰竭的有效性和安全性研究的圖解摘要
