脾脏可进行重新“编程”,转化为有功能的肝脏。近日,南京大学生命科学学院、医药生物技术国家重点实验室董磊教授、张峻峰教授和澳门大学王春明教授团队在国际期刊《Gut》上在线发表了题为《ReprogrammingtheSpleenintoaFunctioning“Liver”invivo》的原创研究论文。在该项研究中,研究者不需要移植外源的肝细胞,而是采用重新编程的方法,把小鼠的脾脏转化为具有肝脏功能的肝样器官,这一成果为器官移植带来了新的替代方案。
原位肝移植是治疗终末期肝疾病最有效的手段。但是,肝供体器官和细胞严重短缺是一项全球性的医学难题。科学家也一直在寻找替代肝脏的技术手段。组织工程技术已经可以实现在体外构建出有功能的结构、简单的组织或器官。然而,现有的组织工程技术无法重建肝脏发挥功能所需的丰富的血管网络。
为了应对这一挑战,研究者采用了一种与众不同的方法——对小鼠的脾脏进行改造,将脾脏变成一个具有肝脏功能的新器官。“在去年的研究中,我们先进行脾脏组织结构调整,然后通过植入肝细胞,来让脾脏具有肝脏的功能。通过这个策略,我们解决了再生肝组织长大和整合问题,实现了肝脏的功能性再生。”董磊介绍。
但上述策略未能解决细胞供体来源和免疫排斥等问题。在最近的相关工作中,研究团队采用了全新的、基于细胞重编程的方法,来尝试解决上述问题。“细胞重编程技术是通过向某一类型的细胞导入基因或者使用活性蛋白和小分子刺激,来让该细胞具有目标细胞的表型和功能。”董磊解释,具体到肝细胞,近年来的研究发展出了多种可以对成纤维细胞重编程来获得具有肝细胞功能的“类肝细胞”。最近的研究中,董磊及其团队在研究中引入了该技术,尝试对脾脏成纤维细胞在体内直接重编程为肝细胞。
脾脏主要由淋巴细胞组成,而成纤维细胞的量非常少。这项研究中,研究者首先将脾脏从腹腔移位到皮下,方便后续对脾脏的连续注射和观察。接下来,研究者通过对脾脏反复注射二氧化硅颗粒,来刺激成纤维细胞,增加脾脏内成纤维细胞的数量并提高其活化程度,便于重编程的进行。之后,运用直接重编程技术,导入三个肝细胞相关的转录因子,将成纤维细胞变身为有功能的肝细胞。最后,再通过技术来扩增转化而来的肝细胞,使转化后的脾脏内肝细胞的数量达到了8×106个,而且能够稳定存在长达6个月的时间,并具有典型的肝脏生理功能。“在接受脾脏重编程之后,小鼠肝脏被切除90%以后,存活率可保持50%,而未改造的小鼠全部死亡,显示了重编程脾脏具有肝脏的基础生理功能。”
该项研究不同于现有的全器官移植、组织工程或细胞移植等肝再生手段,无需引入外源的肝细胞或组织,成功地在体内构建了有功能的大型肝组织,避免了细胞移植面临的供体细胞短缺和免疫排斥的问题,为大型组织的功能性重建和终末期肝疾病治理提供了全新的解决策略。