据英国《卫报》和《自然》杂志网站7月4日(北京时间)报道,日本横滨市立大学与美国西奈山医学院科学家合作,利用人类诱导多能干细胞(iPS细胞)构建出微小“肝芽”,然后移植到小鼠体内,结果这些肝芽成功生长成微型人类肝脏,并像健康器官一样具有正常的肝功能。研究人员表示,这是首次报告从iPS细胞培育出功能性人类器官,虽然还只是初步成果,但却有望给再生医学领域带来革新性的疗法,减少对于捐赠器官的依赖。
发表在本周《自然》杂志上的这项研究显示,这些直径约4毫米至5毫米的肝芽在肝功能衰竭的小鼠体内存活下来,并“接手”了肝脏的正常工作——分泌肝特异性蛋白、清除血液中的毒素、产生人类特异性代谢物。但也许最值得注意的是,移植后的肝芽很快就与附近的血管融合,获得了受体血液系统的支持,从而得以持续生长。这标志着再生医学领域的一个重大成就:首次培育出连接到受体血液系统的复杂器官。
研究团队说,如果该过程被证明是安全的,移植物将可以取代成人30%的正常肝功能,这将改变许多肝功能衰竭患者的治疗现状。
为了构建肝芽,研究人员使用了3种不同类型的人类细胞:先将人类皮肤细胞重编程为iPS细胞,并让其分化成表达肝脏基因的早期肝细胞;然后加入从脐带血中提取的内皮细胞(负责指挥血管排列),以及制造骨骼、软骨和脂肪的间充质干细胞。他们吃惊地发现,这些细胞自行安排,逐渐长成球状的细胞簇,就如同肝脏在人类胚胎中的最初期发育一样。
细胞簇在两个月内快速增殖,生长成4毫米至5毫米大小的肝芽,随后被移植到小鼠的皮肤下。研究团队拍摄的图像显示,随着时间的推移,肝芽与小鼠的血管慢慢连接起来,最终发育成类似成体肝脏的器官。
研究人员向小鼠施加了两种药物,来检查这个肝组织的功能,一种是抗炎药酮洛芬,另一种是治疗高血压的药物异哇胍。他们在小鼠的血液中发现了通常来自人类肝脏而不是小鼠肝脏的代谢产物。
在第二个实验中,研究人员观察植入的肝脏组织是否可以帮助肝功能衰竭的小鼠生存。其中一组小鼠的每一只体内都被植入了12个人类肝芽,另一组作为对照组。两组均接受了白喉毒素注射,对照组小鼠在10天内都死亡了,而治疗组小鼠有近三分之一存活超过40天。
研究人员表示,还需对接受移植的小鼠观察数月,看这些细胞是否退化或发展成肿瘤。下一步,他们准备大批量制造肝芽用于人体试验,但这是几年以后的事情了。
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尽管肝移植技术日臻成熟,但由于供肝的相对短缺,仍有部分患者最终丧失了得救的机会。虽然后来发展了活体肝移植技术,事实也证明供体的风险性较低,但供者的安全性问题还是令许多人担心。而用iPS细胞培育出的功能性人类肝脏进行移植,则完全不用考虑这些问题,且几乎没有什么排异性,这对一些肝病患者来说,可能是最后一根救命稻草。只是“几年后”似乎有点漫长,但愿他们能“够得着”。
科学家老鼠大脑种出小肝脏:未来或可器官移植(孝文)
学家用实验培育出一个小肝脏。这对那些急需移植肝脏的患者来说,无疑是个好消息。
这项研究依然处在一个非常早期的阶段,但英国专家把它描述为向前迈进一大步,同时认为它对器官移植的替代选择提出真正承诺”。器官移植名单上有7000多名英国人,其中包括154名儿童。绝大多数患者等等新的肾脏,只有近500人需要肝脏。
科学家用实验培育出一个小肝脏。这对那些急需移植肝脏的患者来说,无疑是个好消息。
这项技术有朝一日可能用于修补不健全和受损的器官,解除等候移植的烦恼,有些病人甚至到死也没有等来供体。这个人造组织还可能用于试验新药,防止“象人”药物试验等不幸事件的发生。用同样的技术还可能培育出新的肾脏、肺和胰腺等。这项研究依然处在一个非常早期的阶段,但英国专家把它描述为“向前迈进一大步”,同时认为它对器官移植的替代选择提出“真正承诺”。
器官移植名单上有7000多名英国人,其中包括154名儿童。绝大多数患者等待新的肾脏,只有近500人需要肝脏,约250人等待一个可用的健康肺脏。
日本研究人员在一个盘子里用3种在人体胚胎中生成肝脏的细胞培育出一小块组织,然后把它移植到一只老鼠的大脑上。它在这里获得足够的血液供应,要至少2个月才能成长起来。这个人造组织拥有许多人类肝脏的特点,例如分解药物的能力等。
《自然》杂志报道,实验中这个人造组织还延长了患有致命肝病的老鼠生命。这些科学家之所以选择大脑进行实验,是因为他们可把这块肝脏比较容易地固定在大脑上,同时便于进行观察。但对于人类患者来说,这些肝片事实上会用于修补肝脏。对人进行的试验最早有望在10年内进行。
横滨市立大学研究人员Takanori Takebe表示,患有严重肝病的婴儿和儿童可能是最早获益的患者,但接下来成年人也可能获益。他指出:“我相信我培育肝片的方法比其他科学家的更自然,同时对移植患者来说具有巨大的治疗潜力。”
伦敦大学国王学院的干细胞科学家达斯科-伊利奇博士说:“这种方法很有前途,象征着器官移植领域向前迈进一大步。”英国卡迪夫大学的马修-斯莫利博士警告这项技术不会适合所有移植患者,同时又说:“这项研究还向人类器官移植的可行性替代方法提出真正承诺。”
英国伦敦大学学院再生医学专家克里斯-梅森教授表示,从试验新药物的角度来说,人造组织片可能最有用。如果肝片试图分解这些化学物质,治疗在伤害患者前就会被废置不用。2006年6名以前健康的年轻男子在伦敦北部诺斯威克公园医院接受新药物试验时受到重创,随后被送进重症监护病房。其中一名志愿者的头肿胀非常厉害,以至于未婚妻把他比作“象人”。另一名志愿者因心脏、肝脏和肾脏衰竭在医院住了5个月。他的一部分手指和所有脚趾都被切掉。
在英国国家医疗服务系统血液与移植部门任职同时又是器官捐献登记负责人的詹姆斯-纽伯格说:“这项研究非常令人兴奋。科学家在被称为器官移植‘工程师’的再生医学领域进行这项研究。随着进一步的发展,它有一天可能用于帮助解决英国缺乏移植器官的现状。但从患者的角度来看,这些进步技术可能需要很多年才能变成一种普遍的随时可用的治疗方法。”