Cell Stem Cell：惠利健团队利用微囊化可增殖人肝细胞类器官实现肝衰竭治疗

海藻酸盐包封肝细胞移植是治疗肝衰竭的一种很有前途的策略。然而，由于缺乏原代人肝细胞和难以控制其质量，其临床应用受到阻碍。研究人员之前报道了增殖的人肝细胞(ProliHHs)。

2024年3月7日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心惠利健团队在Cell Stem Cell 在线发表题为“Preclinical efficacy and safety of encapsulated proliferating human hepatocyte organoids in treating liver failure”的研究论文，该研究大量生产了得到质量控制的ProliHHs，并被改造成肝类器官，以提高它们的成熟度。

研究人员将包封的ProliHHs肝类器官(eLO)腹腔内移植治疗肝衰竭动物。值得注意的是，eLO治疗增加了肝切除术后肝衰竭(PHLF)小鼠的存活率，并通过提供肝功能改善高氨血症和低血糖。此外，eLO治疗可以保护肠道免受PHLF增强的渗透性，并使血清内毒素和炎症反应正常化，从而促进肝脏再生。eLO对对乙酰氨基酚所致肝衰竭的治疗效果得到进一步证实。此外，还进行了毒性和生物分布评估，证明eLO对动物没有不良影响，并且仍然是非致瘤性的。

急性肝衰竭是一种死亡率很高的毁灭性疾病直到现在，肝移植仍然是治疗肝功能衰竭的唯一有效方法由于肝器官的短缺，肝细胞移植(HTx)已被提出作为肝移植的替代策略。然而，HTx的临床应用受到一些技术障碍的挑战，如原代人肝细胞(PHHs)的短缺和PHHs的质量控制困难。为了获得人肝细胞，人们做了许多努力，如从多能干细胞分化和从成纤维细胞转分化。这些肝细胞样细胞已被研究用于治疗动物模型中的肝衰竭;然而，这些细胞缺乏肝脏功能，并且在此过程中的基因操作引起了体内移植的安全性问题。

最近，一些研究小组开发了体外培养系统，将PHHs脱分化为祖细胞样细胞，然后大量扩增。在这些研究中，在没有基因操作的情况下将PHHs去分化为双表型状态(增殖人肝细胞[ProliHHs])显示肝细胞和祖细胞的特征，ProliHHs可以扩增至少10,000倍。重要的是，ProliHHs可以在三维(3D)类器官系统中重新分化为接近PHHs的成熟状态。在ProliHH类器官中，肝脏基因的表达和相应的肝功能，如尿素合成、细胞色素P450 (CYP)代谢和血清蛋白的产生都得到了显著改善。此外，ProliHH类器官可以维持长达数周而不影响细胞活力和功能，使其成为肝细胞基础治疗的潜在细胞资源。

机理模式图（图源自Cell Stem Cell ）

以肝细胞为基础的治疗的主要趋势之一是正交异性HTx。虽然很有前景，但正异性移植面临着一些技术挑战，包括对受体肝脏进行适当的预处理，以允许移植肝细胞的植入和再生另外，包被肝细胞的移植已被发展为暂时支持肝功能的策略，例如，在肝衰竭急性期的治疗或肝桥接移植。由天然海藻酸盐包封，由于其出色的生物相容性和物理稳定性，为被包封的细胞产生免疫保护和半透性屏障，允许营养物质和氧气的供应以及分泌蛋白质的释放包被的肝细胞通常被移植到腹腔内，不需要移植前的预处理。包封PHHs的治疗效果在各种肝衰竭模型中得到了很好的证明。然而，由于肝细胞分离的批量效应，包封PHHs的应用面临供体器官短缺和质量控制方面的挑战。

该研究实现了大规模制备海藻酸钠微胶囊包裹的的可增殖人肝细胞类器官，并在80%肝切和对乙酰氨基酚诱导的肝衰竭小鼠模型中证明了eLO腹腔移植的有效性。同时，研究团队在小鼠模型中验证了细胞得基因组稳定性及eLO移植的体内安全性，为正在进行的eLO临床研究奠定了坚实的基础。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心袁湘博士和在读博士吴婧琪为该论文共同第一作者，惠利健研究员为该论文的通讯作者。该项工作得到了中国科学院、基金委、科技部、上海市科委等项目的资助。惠利健团队研究重点为细胞属性转换及其在组织再生中的作用和机制，长期招聘副研究员和博士后，提供高水平的学术平台和优厚待遇，支持青年学者职业发展。简历投递至huilab@sibcb.ac.cn。

原文链接：

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(24)00048-1