来源：生物360

 

 

        美国麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）的研究人员使希腊神话成为现实。

 

        在希腊神话中，宙斯惩罚了为人间盗取火种的普罗米修斯，将他绑在高高的岩石上，派一只鹰每天啄食他的肝脏，并让其肝脏日复一日的再生。虽然这仅仅是一种希腊 神话而已，但是其中反映的肝脏再生现象，当今已经由神话变成了现实。希腊神话中隐藏着一颗真理的种子，那就是如果肝脏的一部分被摘除之后，有可以自身再生 的可能性。不过现实中，科学家却一直无法成功制造肝脏组织用于再生，因为成熟的肝细胞在体外会很快丧失正常功能。

 

        现在，麻省理工学院的科学 家鉴定了一些化合物，这些化合物不仅能在体外维持肝细胞的正常功能，还能促使其增殖产生新的肝脏组织。研究人员指出，以这种方式培养细胞可以生成人工组 织，治疗丙肝等慢性肝病的患者。相关研究论文刊登在近期出版的《自然-化学生物学》（Nature Chemical Biology）杂志上。

 

大规模筛选

        此前，这组研究人员曾开发了一种方法，将肝细胞与小鼠成纤维细胞精确混合，从而在体外维持肝细胞的正常功能。研究人员对此系统进行了改进，并在其中对12，500种化合物进行了大规模筛选，分析这些化合物对肝细胞生长和功能的影响。

 

        肝脏是人体内的重要器官，具有多种功能，包括药物解毒作用、能量代谢、蛋白合成和胆汁生产等。研究人员对83种肝脏酶的表达水平进行了检测，以此评估肝细胞 的功能。他们筛选了八名组织捐献者的数千个肝细胞，鉴定了能维持细胞功能或促进细胞分裂的12种化合物。其中有两种化合物，对年轻捐献者的细胞效果特别 好。

 

        研究人员在iPS技术生成的肝细胞中，对上述两种化合物进行测试。在此之前，人们利用iPSC制造的肝细胞往往达不到完全成熟的状态。而这项研究中的两种化合物，却能使肝细胞成熟得更加完全。

 

        目前，研究团队正在iPSC生成的多种细胞类型中，测试上述化合物。他们希望了解，这些化合物是否驱动通用的成熟机制，能否对其他类型细胞产生类似影响。

 

        研究人员还将把处理过的肝细胞填入高分子组织支架，并将该系统植入小鼠体内，测试其替代能力。此外，他们还希望将这些化合物开发为药物，帮助患者自身的肝脏组织再生。

 

        这项研究克服了人们在体外培养肝细胞时面临的主要困难，是一个重要的突破。

 

更多成果

        此前，这组研究人员还解决了人造肝脏的另一个问题，让患者机体长出血管为新移植的组织提供氧和营养。他们发现，预先在组织中嵌入内皮细胞，可以使组织在移植 后快速长出血管。最近在解决另一个工程肝组织的挑战中也取得了新进展，使接受者的身体生长的血管为新组织供应氧气和营养。相应的研究成果已经在2013年 4月份，发表于《PNAS》上。

 

        如果将预先形成条状的内皮细胞嵌入到该组织， 组织被植入之后他们将很快成长为数组血管。为了达到这个目标，研究人员设计了一种新系统，允许它们来创建三维工程化组织，并精确的控制不同类型细胞在组织 内的所处位置。这种方法在2013年5月发表于《自然通讯》（Nature Communications）杂志上的论文中已有阐述，可让工程化组织功能比宿主组织的功能更佳。

 

        研究人员表示，纵观这些论文的研究成果，为解决肝组织工程化过程中长期面临的2个挑战，即体外肝细胞不断增长的大量供应和使接受移植的患者可以得到源源不断的肝脏组织，提供了一种前进的方向。

 

原文检索：

Jing Shan, Robert E Schwartz, Nathan T Ross, David J Logan, David Thomas, Stephen A Duncan, Trista E North, Wolfram Goessling, Anne E Carpenter & Sangeeta N Bhatia. Identification of small molecules for human hepatocyte expansion and iPS differentiation. Nature Chemical Biology, 02 June 2013; doi:10.1038/nchembio.1270

Jan D. Baranski, Ritika R. Chaturvedi, Kelly R. Stevens, Jeroen Eyckmans, Brian Carvalho, Ricardo D. Solorzano, Michael T. Yang, Jordan S. Miller, Sangeeta N. Bhatia andChristopher S. Chen. Geometric control of vascular networks to enhance engineered tissue integration and function. PNAS. April 22, 2013, doi:10.1073/pnas.1217796110