Nature子刊发布革命性技术：培育功能性人类肝细胞

　　

生物通报道  在发布于著名期刊《自然生物技术》（Nature Biotechnology）上的一项新研究中，由耶路撒冷希伯来大学领导的一个国际研究小组描述了在实验室中培育人类肝细胞的一项新技术。这一突破性的成果将帮助推动从研究药物毒性到构建出生物人工肝来支持等待移植的患者等许多的肝脏相关研究和应用。

肝脏是人体最大的内脏器官，是完成代谢的主要部位。人类肝脏的85%是由肝细胞构成——制药行业常利用这些细胞来研究肝毒性、药物清除率和药物间的互作。它们还在临床上用于细胞治疗以纠正遗传缺陷，逆转肝硬化，或支持佩戴肝辅助设备的患者（延伸阅读：知名华人干细胞科学家Nature发布突破性成果 ）。

令人遗憾的是，尽管在人体内肝脏可以迅速地再生，这些细胞一旦离开人体便会很快丧失这种增殖能力。尽管研究人员一直设法尝试在实验室中扩增人类肝细胞，到目前为止也只是生成了一些几乎没有代谢功能的永生癌细胞。人类肝细胞供应匮乏及无法在不丢失功能的条件下扩增肝细胞，成为了科学、临床和药物开发一个主要的瓶颈。

为了解决这一问题，耶路撒冷希伯来大学Alexander Grass中心主任Yaakov Nahmias教授，与德国Upcyte Technologies GmbH公司的科学家们合作，开发出了一种新方法在实验室中扩增人类肝细胞的数量，且不会让它们丧失独特的代谢功能。

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基于德国癌症研究中心(DKFZ)的早期人类乳头瘤病毒(HPV)研究工作，该研究小组证实弱表达HPV E6和E7蛋白可以解除肝细胞的细胞周期阻滞，使得它们能够响应肿瘤抑制素（OSM）发生增殖。IL-6超家族参与了肝脏再生，OSM是这一超家族中的一员。尽管过去的研究导致了肝细胞失控性增殖，将肝细胞转变成了几乎没有代谢功能的肿瘤细胞，研究人员小心地挑选出了只响应OSM增殖的人类肝细胞克隆。OSM刺激导致了细胞增殖，细胞的倍增时间为33-49小时。除去OSM可在4天内使得生长停滞、肝细胞分化。这种称作为upcyte©过程的方法使得人类肝细胞完成了35次群体倍增，由单个人类分离肝细胞生成了10¹⁵个细胞。相比之下，从健康器官中只能分离出10⁹的细胞

Joris Braspenning博士说：“这一方法是革命性的。它的优势在于我们能够生成来自多位供者的肝细胞，使得能够研究患者之间的变异和特异质肝毒性。”

研究小组生成了来自不同的种族背景的肝细胞系，这些细胞不仅可以连续传代，还以与原代人类肝细胞相同的水平维持了CYP450活性、表皮极化和蛋白质表达。重要的是，这些增殖肝细胞对23种不同的药物显示出与原代人类肝细胞完全相同的毒理学反应。

论文的主要作者Nahmias教授说：“这是肝脏研究的圣杯。我们的技术将使得成千上万的实验室能够用当前成本一小部分研究脂肪肝病、病毒性肝炎、药物毒性和肝癌。”Nahmias指出，遗传改造使得无法利用这些细胞来进行移植，“但我们有可能为生物人工肝项目找到理想的细胞来源。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Long-term culture and expansion of primary human hepatocytes

Hepatocytes have a critical role in metabolism, but their study is limited by the inability to expand primary hepatocytes in vitro while maintaining proliferative capacity and metabolic function. Here we describe the oncostatin M (OSM)-dependent expansion of primary human hepatocytes by low expression of the human papilloma virus (HPV) genes E6 and E7 coupled with inhibition of epithelial-to-mesenchymal transition. We show that E6 and E7 expression upregulates the OSM receptor gp130 and that OSM stimulation induces hepatocytes to expand for up to 40 population doublings, producing 1013 to 1016 cells from a single human hepatocyte isolate. OSM removal induces differentiation into metabolically functional, polarized hepatocytes with functional bile canaliculi. Differentiated hepatocytes show transcriptional and toxicity profiles and cytochrome P450 induction similar to those of primary human hepatocytes. Replication and infectivity of hepatitis C virus (HCV) in differentiated hepatocytes are similar to those of Huh7.5.1 human hepatoma cells. These results offer a means of expanding human hepatocytes of different genetic backgrounds for research, clinical applications and pharmaceutical development.