3月8日，國際學(xué)術(shù)期刊Cell Stem Cell在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所）惠利健研究組的最新研究成果：“Preclinical efficacy and safety of encapsulated proliferating human hepatocyte organoids in treating liver failure”。該項研究實現(xiàn)了大規(guī)模制備海藻酸鈉微膠囊包裹的可增殖人肝細胞類器官（encapsulated ProliHHs liver organoids, eLO），并在80%肝切術(shù)后肝衰竭模型和藥物對乙酰氨基酚（acetaminophen, APAP）誘導(dǎo)的肝衰竭小鼠模型中證明了eLO腹腔移植的治療有效性。在術(shù)后肝衰竭中，eLO通過維持肝腸軸的穩(wěn)態(tài)改善肝衰竭，保護腸道屏障，減少腸道來源的內(nèi)毒素，從而促進肝臟再生等機制來改善肝衰竭。最后，研究團隊驗證了ProliHH細胞的基因組穩(wěn)定性及eLO移植的體內(nèi)安全性，為正在進行的eLO臨床研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。目前該研究在IIT（investigator initiated trial）臨床研究中。
在該研究中，惠利健團隊的研究人員首先對批量生產(chǎn)的eLO進行了細胞活力和肝細胞成熟功能的鑒定，發(fā)現(xiàn)eLO的細胞活力維持在85%以上，與未經(jīng)微膠囊包裹的ProliHH類器官（liver organoids, LO）相當(dāng)，并且eLO與LO具有相當(dāng)?shù)某墒旄位虮磉_水平、蛋白分泌以及相似的代謝活性，證明了微膠囊包裹不影響LO成熟的肝細胞功能。
模擬臨床術(shù)后肝衰竭和小肝綜合癥，研究人員構(gòu)建了80%肝切誘導(dǎo)的肝衰竭模型（extended 80% partial hepatectomy, ePH），并將eLO注射到小鼠腹腔中，發(fā)現(xiàn)微囊化能形成免疫保護屏障，使得移植的LO體內(nèi)7天內(nèi)維持較好的功能，并使后續(xù)移植的細胞回收成為可能。研究發(fā)現(xiàn)5%肝質(zhì)量 (5x106)的肝細胞對ePH小鼠具有顯著的治療效果。與空微囊治療組相比，eLO治療組的小鼠生存率提高，伴隨著AST、ALT等肝損傷生化指標(biāo)下降，凝血功能、降血氨能力等肝臟功能有明顯的恢復(fù)，以及IL-6、TNF-α等炎癥指標(biāo)降低。同時，在eLO治療組的小鼠肝臟中，觀察到在肝切后第2天開始有大量肝細胞增殖，在第14天時肝體重比恢復(fù)到與正常小鼠相似的水平，并且第14天eLO治療組小鼠肝臟的轉(zhuǎn)錄組也接近正常肝臟。此外，研究團隊證明eLO對APAP誘導(dǎo)的肝衰竭小鼠也具有顯著的治療效果。
隨后，研究人員對eLO治療ePH的作用機制進行了探究。通過對從ePH小鼠腹腔中回收的eLO進行基因表達水平、蛋白合成水平及染色分析，證明eLO具有氨代謝、尿素合成和糖原儲存的能力，可以改善ePH小鼠高血氨和低血糖等癥狀。為了研究eLO肝臟再生的促進作用，研究人員發(fā)現(xiàn)與空微囊治療組相比，eLO治療組小鼠的腸道形態(tài)和通透性更接近于正常小鼠，腸道來源的血清內(nèi)毒素水平也顯著降低，繼而eLO治療組小鼠的炎癥因子水平下降，減輕了肝臟炎癥，有利于肝臟的再生。由于eLO治療后，與空微囊對照組小鼠相比，總膽汁酸水平顯著下降，而積累的膽汁酸會破壞腸道屏障，增加腸道通透性，研究人員利用肝切后水平顯著上升的膽酸（1% cholic acid）飼喂ePH小鼠去增加小鼠腸道通透性，發(fā)現(xiàn)即使給予eLO 治療，小鼠的生存率顯著降低，同時炎癥因子IL-6水平顯著上調(diào)。這些實驗數(shù)據(jù)表明，eLO治療除了提供肝功能支持外，還通過保護腸道屏障，降低腸道來源的內(nèi)毒素來幫助肝臟再生。
研究人員對eLO的生物分布、毒理和致瘤性進行了分析，血液學(xué)毒性、血生化指標(biāo)和解剖病理學(xué)檢測結(jié)果都證明了eLO移植的安全性。同時，在體外，通過核型鑒定和全基因組測序，鑒定體外培養(yǎng)的ProliHH的基因組穩(wěn)定性和ProliHH致瘤性，進一步驗證該細胞的安全性。
綜上所述，該研究實現(xiàn)了大規(guī)模制備海藻酸鈉微膠囊包裹的可增殖人肝細胞類器官，并在80%肝切和對乙酰氨基酚誘導(dǎo)的肝衰竭小鼠模型中證明了eLO腹腔移植的有效性。同時，研究團隊在小鼠模型中驗證了細胞的基因組穩(wěn)定性及eLO移植的體內(nèi)安全性，為正在進行的eLO臨床研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。
分子細胞卓越中心袁湘博士和博士生吳婧琪為該論文共同第一作者，惠利健研究員為該論文通訊作者。該項工作得到中國科學(xué)院、基金委、科技部、上海市科委等項目的資助，以及分子細胞卓越中心分子生物學(xué)技術(shù)平臺、細胞分析技術(shù)平臺、化學(xué)生物學(xué)技術(shù)平臺、動物實驗技術(shù)平臺和細胞庫/干細胞技術(shù)平臺的幫助與支持。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1934590924000481
微囊化肝細胞類器官移植治療肝衰竭的有效性和安全性研究的圖解摘要
