人工肝的诞生将解决肝病患者的重大难题!

枫丹白露  发布于:2017-06-15 17:46阅读量:103 来源: medicalxpress 

【生物工程人类肝组织模拟天然生长】生物工程人类肝脏组织的国际研究小组发现了以前未知的遗传 - 分子串扰网络,其控制器官的发育过程 - 大大推进了从人类多能干细胞产生健康和可用的人肝组织的努力。

 

科学家在6月14日在线自然界报道说,他们的生物工程化人体肝组织仍然需要额外的分子微调,才能在临床试验中进行测试。

 

研究由位于美国辛辛那提儿童医院医学中心(美国胃肠病学与营养学系)的医师/研究员Takanori Takebe以及德国莱比锡马普朗克进化人类学研究所Barbara Treutlein博士领导。

 

目前治疗晚期肝病的唯一方法是肝移植,死亡供体可获得的肝脏数量有限。因此,再生医学的一个主要目标是实现自我组织的人体培养,其中细胞经历一系列精确定时和间隔的协调分子事件,形成功能性的三维肝芽组织。

 

了解肝脏形成的胚胎内胚层发育分子 - 细胞串扰的准确细节和背景对于该技术的治疗潜力至关重要。

 

Takeinc在辛辛那提儿童学院说:“生物工程可移植肝脏和肝脏组织的能力对于需要创新治疗以挽救生命的肝脏疾病患者来说将有很大的好处。 “我们的数据使我们对发展中的肝细胞之间的细胞间通讯有一个新的详细的了解,并且表明我们可以产生出与自然人类发育中重现的胎儿细胞非常接近的人类肝芽。

 

遗传蓝图

在当前的研究中,作者使用单细胞RNA测序(RNA-Seq)来监测单个细胞在三维(3D)微环境中组合时如何变化。这是血管细胞,结缔组织细胞和肝细胞参与的复杂的过程。

 

使用单细胞RNA-Seq技术的主要优点是提供每种细胞类型的基因活性蓝图。研究人员归结于开发一个完整的活性转录因子以及每个不同细胞中的信号分子和受体在它们组合在一起形成肝组织之前和之后的蓝图。

 

作者报告,他们观察到遗传 - 分子对话的巨大变化以及当它们在3D微环境中共同发展时细胞的行为。

 

单细胞RNA-Seq分析还帮助研究人员将干细胞产生的工程化3D肝组织与天然存在的人类胎儿和成年肝细胞进行比较。研究人员观察到,实验室生长的肝芽具有非常接近于在自然发展的人类肝细胞中发现的分子和遗传特征谱。

 

特别地,它们突出了细胞产生以刺激血管形成的信号蛋白(VEGF)和与VEGF相通的蛋白质和受体之间的分子串扰,以帮助触发向发育中的肝脏(KDR)的供血。目前的研究表明,VEGF和KDR之间的沟通对于指导肝组织的发育和成熟至关重要。

 

研究人员表示,他们在小鼠肝细胞,天然人肝细胞和其生物工程化肝脏的发育过程中观察到这种串扰。

 

马克斯·普朗克的马特·普伦特(Treutlein)说:“我们的数据表明,在精巧的解决方案中,不同类型的细胞之间的对话会以可能模仿人类发展过程中的细胞的方式改变细胞。 “对于如何最好地在培养皿中产生功能良好的人体肝组织还有很多东西可以学习,但这是朝这个方向迈出的重要一步。”

 

自然与生物工程

作者注意到所产生的肝芽中的基因表达景观 - 如基因表达的精确位置, 不完全匹配天然人肝细胞。天然和生物工程组织之间的剩余差距可能来自由培养皿中发育的细胞与人或动物中发育的细胞的独特微环境引起的不同发育情况。

 

作者写道,目前研究中揭示的新细胞和分子数据将“在未来被利用以进一步改善肝芽组织”,并且在胎儿人类发育中“精确地概括所有细胞类型的分化”。



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