中科院上海藥物所發(fā)現(xiàn)體外擴(kuò)增肝細(xì)胞新方法

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肝臟是哺乳動物重要的代謝器官。肝臟在生理穩(wěn)態(tài)過程中通過緩慢的增殖維持自我更新，但在受到損傷后具有很強(qiáng)的再生能力。研究表明，在2/3肝切除后，小鼠肝臟能在一周內(nèi)恢復(fù)至原先大小。與體內(nèi)的增殖能力不同，成體肝細(xì)胞在體外難以進(jìn)行培養(yǎng)和擴(kuò)增。雖然近期的一些研究發(fā)現(xiàn)，利用小分子化合物和細(xì)胞因子等可以實(shí)現(xiàn)肝細(xì)胞在體外的長期擴(kuò)增，但這些培養(yǎng)方法較為復(fù)雜，且長期體外培養(yǎng)的肝細(xì)胞往往功能受損。

鑒于肝細(xì)胞在臨床治療、藥物篩選和藥物安全性評價(jià)等方面的應(yīng)用價(jià)值，對肝細(xì)胞的體外擴(kuò)增機(jī)制及方法的研究具有重要意義。11月29日，中國科學(xué)院上海藥物研究所謝欣研究組在《自然-通訊》（Nature Communications）上，發(fā)表了題為IL6 supports long-term expansion of hepatocytes in vitro的研究論文，報(bào)道了簡單且接近生理?xiàng)l件的長期擴(kuò)增并保持原代肝細(xì)胞功能的新體系。

本研究通過篩選體內(nèi)調(diào)節(jié)肝臟再生的細(xì)胞因子發(fā)現(xiàn)，利用IL-6結(jié)合EGF和HGF（IL6培養(yǎng)基）可誘導(dǎo)小鼠原代肝細(xì)胞在體外大量擴(kuò)增，并可接近無限傳代（論文發(fā)表時(shí)已>50代）。實(shí)驗(yàn)與估算顯示，肝細(xì)胞可以在150天內(nèi)擴(kuò)增約10³⁵倍（圖1）。研究發(fā)現(xiàn)，肝細(xì)胞在擴(kuò)增過程中會去分化為肝祖細(xì)胞（IL6 induced hepatic progenitor cells，IL6-iHPCs）進(jìn)行增殖，且增殖中的肝祖細(xì)胞一直具有分化為成熟肝細(xì)胞（IL6 induced mature hepatocytes，IL6-iMHs）的能力。同時(shí)，IL-6培養(yǎng)基也可用于建立單細(xì)胞來源的IL6-iHPCs細(xì)胞系。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，IL6-iMHs具有與原代肝細(xì)胞相似的功能，例如糖原儲存、白蛋白分泌、尿素合成和藥物代謝等。IL6-iMHs也具有與原代肝細(xì)胞相似的體內(nèi)治療作用，可在移植后60天左右重建Fah^-/-小鼠的整個(gè)肝臟（>95%），并挽救Fah^-/-小鼠的生命（圖1）。研究證實(shí)，擴(kuò)增至30代后的IL6-iMHs依然具有較好的重建Fah^-/-小鼠肝臟和挽救Fah^-/-小鼠生命的作用。

成熟的肝細(xì)胞多為多倍體細(xì)胞。而在體外培養(yǎng)過程中，IL6培養(yǎng)基主要促進(jìn)二倍體肝細(xì)胞的擴(kuò)增。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，IL6培養(yǎng)基可激活STAT3、ERK和AKT等信號通路（圖2）。通過系統(tǒng)比較肝切后體內(nèi)再生過程以及肝細(xì)胞在體外不同培養(yǎng)條件下的轉(zhuǎn)錄組的變化，研究發(fā)現(xiàn)IL6培養(yǎng)基下游三條主要通路的組合可進(jìn)一步激活Barx2、FoxM1、Elf3和Mxd3等轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，從而促進(jìn)肝細(xì)胞的增殖。

本研究建立了模擬生理?xiàng)l件的體外高效擴(kuò)增肝細(xì)胞的新方法。該研究推進(jìn)了關(guān)于肝細(xì)胞體內(nèi)再生和體外擴(kuò)增之間的研究，對解析肝細(xì)胞增殖機(jī)制具有重要意義，并為利用肝細(xì)胞進(jìn)行藥物篩選和臨床治療奠定了基礎(chǔ)。

研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）“器官重建與制造”、國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金的支持。

論文鏈接

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