Nature头条：制造出人类微型肝脏

将人类诱导多能干细胞(iPSCs)衍生的肝细胞，与在发育上极其重要的一些祖细胞共培养，研究人员证实这些细胞可以自己组织形成具有功能的三维肝芽。研究人员发现，这些肝芽在某些方面显示了与人类肝脏相似的新陈代谢，当移植到小鼠体内时，肝芽与宿主循环系统连接到了一起。这项新研究工作发表在7月3日的Nature杂志上。

　　

生物通报道  将人类诱导多能干细胞(iPSCs)衍生的肝细胞，与在发育上极其重要的一些祖细胞共培养，研究人员证实这些细胞可以自己组织形成具有功能的三维肝芽。研究人员发现，这些肝芽在某些方面显示了与人类肝脏相似的新陈代谢，当移植到小鼠体内时，肝芽与宿主循环系统连接到了一起。这项新研究工作发表在7月3日的《自然》（Nature）杂志上。

威斯康星大学医学院再生医学中心主任Stephen Duncan（未参与该研究）说：“我认为在这篇论文中研究人员的工作质量非常的高。他们通过加入可生成适当生长因子的细胞，使得iPSCs分化……然后这些细胞自发地形成了这些三维聚集物，进而形成了一个初步的脉管系统。”

当前，全球有超过10万末期器官衰竭患者在等待器官移植。由于缺少器官供者，数十年来科学家们一直试图从头开始构建移植器官。1981年发现胚胎干细胞，为在实验室中培育出定制器官带来了希望。iPSCs的发现为生成来自患者自身未分化细胞的器官提供了可能性，并将有可能解决组织相容性这一问题。

“如果你可以用iPSCs生成一个真正具有功能的器官，那么你将会获得一个无限制的备用部件箱，里面的部件在遗传上与个体相匹配，”Duncan说。

“大部分从事器官生成研究工作的研究人员，都将焦点放在一个组成元件：用人类iPSCs分化出功能性细胞上。这不是一种有效的方法，因此我们提出了三维器官生成的一个新概念，”研究的领导者、日本横滨市立大学再生医学专家akanori Takebe说。

首先，研究人员利用iPSCs培育出了人类肝细胞，然后在加入两种发育上极其重要的细胞类型——人类脐静脉内皮细胞和人类间充质干细胞。研究人员发现，在这三种细胞类型混合到一起的48小时内，肝细胞团开始自组织形成三维团块，并生成了血管。

微阵列分析83个已知在肝脏发育过程中处于活性状态的基因，揭示相比于其他研究团体生成的iPSC 衍生肝细胞，iPSC衍生肝芽中的基因表达与人类胎肝组织更为相似。研究人员还发现，肝芽以一种与人类代谢相似的方式分解了某些药物。此外，移植肝芽相比于其他iPSC衍生肝细胞生成了更高水平的人类血清白蛋白（一种重要的肝脏代谢物）。

Takebe研究小组还将肝芽移植到了免疫缺陷小鼠的大脑中，并通过植入到颅骨中的一个窗口他们观察了组织块。荧光成像肝芽内血管，揭示这些血管在移植48小时内与小鼠的脉管系统形成了畅通无阻的连接。

美国维克森林医学院生物工程学家Shay Soker认为，这一研究是一个重要的技术成果。但他也还是质疑这一技术是否能够扩展制造出可用的人类肝脏。

Takebe表示：“制造出能够移植到人类的足够大的肝芽，是非常重要的一步。肝脏是由100-1000亿个肝细胞组成。我们需要建立一种新的自动培育系统，使得能够制造出大型的肝芽。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Vascularized and functional human liver from an iPSC-derived organ bud transplant

A critical shortage of donor organs for treating end-stage organ failure highlights the urgent need for generating organs from human induced pluripotent stem cells (iPSCs)1. Despite many reports describing functional cell differentiation2, 3, 4, no studies have succeeded in generating a three-dimensional vascularized organ such as liver. Here we show the generation of vascularized and functional human liver from human iPSCs by transplantation of liver buds created in vitro (iPSC-LBs). Specified hepatic cells (immature endodermal cells destined to track the hepatic cell fate) self-organized into three-dimensional iPSC-LBs by recapitulating organogenetic interactions between endothelial and mesenchymal cells5. Immunostaining and gene-expression analyses revealed a resemblance between in vitro grown iPSC-LBs and in vivo liver buds……