Cell Stem Cell：从实验室走向临床！蔡秀军/惠利健/张鲁狄合作开发临床级别的人诱导肝细胞，逆转肝衰竭

肝切除术是原发性肝癌的一线治疗方法，为治愈提供了可能。然而，对肝切除术后肝衰竭(PHLF)的担忧限制了符合条件的患者群体，PHLF是扩大肝切除术后死亡的主要原因。

2023年4月13日，浙江大学蔡秀军，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心/中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所惠利健及张鲁狄共同通讯在Cell Stem Cell 在线发表题为“Reversal of liver failure using a bioartificial liver device implanted with clinical-grade human-induced hepatocytes”的研究论文，该研究设计了一种临床级生物人工肝(BAL)设备，使用在GMP条件下制造的人诱导肝细胞(hiHeps)。在猪PHLF模型中，hiHep-BAL治疗显示出显著的生存益处。在支持功能的基础上，hiHep-BAL治疗恢复了残肝的功能，特别是氨解毒，并促进了肝再生。

值得注意的是，一项由研究人员发起的对7例延长肝切除术患者的研究表明，hiHep-BAL治疗具有良好的耐受性，并与改善肝功能和肝再生相关，满足了安全性和可行性的主要结果。这些令人鼓舞的结果为进一步测试hiHep-BAL治疗PHLF提供了依据，该试验的成功将扩大符合肝切除术条件的患者群体。

肝癌是世界上第六大常见癌症，肝切除术是原发性肝癌的标准治疗方法，也可能是最可靠的治疗方法。随着近年来外科技术的进步，扩展肝切除术(eHx)可以为患有大型或多发性癌症的患者提供治愈性肝切除术的可能性。此外，考虑到肝脏特殊的血管化系统，小肿瘤可能需要大比例的肝切除术。eHx可导致毁灭性的并发症，肝切除术后肝衰竭(PHLF)，由于剩余肝功能不足。PHLF的发病率与肝脏切除范围的增加高度相关，根据背景肝病可达34%。因此，必须谨慎维持足够的肝残余体积(LRV)，以提供足够的肝功能，以避免PHLF，这限制了治疗性肝切除术的潜在候选人的数量。

生物人工肝(BAL)支持系统是一种充满肝细胞的体外生物反应器，用于生物转化和合成肝脏功能。BAL被建议用于促进肝再生或肝衰竭患者进行肝移植的桥梁。也可作为术后逆转PHLF的一种策略。最近，在PHLF的猪模型中，含有猪肝细胞的BAL系统显示出显著的生存益处，与降低氨水平和增强肝脏再生有关。然而，猪肝细胞的使用引起了猪内源性逆转录病毒的异种人畜共患病和对分泌的猪蛋白质的免疫反应的关注。原代人肝细胞(PHH)是首选的BAL，但充足的PHH供应与器官用于肝移植存在竞争。因此，开发一个由PHH以外的人类细胞组成的BAL系统是非常可取的，这些细胞也具有分化的肝细胞功能。

功能性人肝细胞作为PHH的替代品已经在体外使用（基于干细胞的技术生成），包括人多能干细胞的分化，PHH的去分化和人成纤维细胞的转分化。研究人员通过过表达3种转录因子FOXA3、HNF1A和HNF4A，成功地将人成纤维细胞转化为人诱导肝细胞(hiHeps)。hiHeps可扩增至10⁹，并保持分化肝细胞表型。重要的是，基于hiHeps的BAL系统(hiHep-BAL)提高了化学诱导的急性肝衰竭猪模型的存活率。这种治疗减轻了急性肝损伤的细胞死亡和炎症，并改善了肝再生。使用含有人诱导多能干细胞(hiPSC)衍生肝细胞或肝祖样细胞的BAL也报道了类似的结果。这些大型动物研究为基于功能性肝细胞的BALs用于肝衰竭的临床应用奠定了基础。

文章模式图（图源自Cell Stem Cell ）

显然，PHLF是新一代BALs应用的一个指示。然而，还没有临床前和临床研究开始证明功能性人肝细胞为基础的BALs治疗PHLF的可行性和安全性。为了在PHLF治疗中实施基于功能性肝细胞的BALs，有必要提供足够数量的细胞供使用。先前的BAL研究表明，治疗肝功能衰竭患者大约需要10¹⁰个肝细胞，这大致相当于人类肝脏中肝细胞的十分之一。为此，应按照GMP标准生产超过10¹⁰个细胞的功能性肝细胞。此外，如此大量的功能性肝细胞应在低温保存同时保持其活力和功能，以便在BAL中使用。

该研究开发了一种方案，在GMP条件下将hiHeps扩展到10¹⁰，并以高密度冷冻保存它们，从而实现现货使用。使用冷冻保存的GMP级hiHeps的BAL用于延长PHLF猪的生存，改善代谢基因表达、氨解毒和肝脏再生。更重要的是，该研究对7例eHx患者进行了临床研究，评估了hiHep-BAL治疗的可行性和安全性。据研究人员所知，这是关于人类细胞转分化的开创性临床报告。本研究的临床前和临床证据支持hiHep-BAL用于PHLF的潜在应用，这最终将扩大符合肝脏切除术条件的患者群体。

参考消息：

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(23)00084-X