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Science论文解读!首次揭示胆管类器官可以修复受损的人类肝脏

来源:本站原创 2021-02-20 09:43

2021年2月20日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自英国剑桥大学等研究机构的研究人员利用一种技术在实验室中培育出胆管类器官(bile duct organoids),也称为胆管微型器官,并发现这种胆管类器官可用于修复受损的人类肝脏。这是这种技术首次用于人体器官。相关研究结果发表在2021年2月19日的Science期刊上,论文标题为“Cholangiocyte organoids can repair bile ducts after transplantation in the human liver”。


图片来自Development, 2015, doi:10.1242/dev.114215。

这项研究为开发治疗肝脏疾病的细胞疗法铺平了道路---换句话说,在实验室中培育胆管类器官作为替代部件,用来恢复患者自身的肝脏健康或修复受损的供者肝脏,这样它们仍然可以用于移植。

胆管作为肝脏的废物处理系统发挥作用,而胆管功能失常导致三分之一的成人和70%的儿童需要接受肝脏移植,没有其他治疗方法。目前肝脏供者短缺:根据英国国民保健服务(NHS)的数据,英国成人接受肝脏移植的平均等待时间为135天,儿童为73天。这意味着只有有限数量的患者能从这种治疗中获益。

迫切需要增加器官供应或提供全器官移植的替代方法。基于细胞的疗法可能提供一种有利的替代方案。然而,在开始临床试验之前,这些新疗法的开发往往因缺乏测试它们在人体中的安全性和有效性的适当模型而受到阻碍和延迟。

如今,在这项新的研究中,这些研究人员开发出了一种新的方法,它利用最近的“灌注系统”将捐赠的器官在体外进行维持。利用这种技术,他们首次证实可以将实验室中培养的胆管细胞移植到受损的人类肝脏中进行修复。作为他们方法的原则性证明,他们修复了由于胆管损伤而被认为不适合移植的肝脏。这种方法可能能够应用于多种器官和疾病,以加速细胞治疗的临床应用。

论文共同通讯作者、惠尔康-MRC剑桥干细胞研究所的Fotios Sampaziotis博士说,“鉴于供者器官的长期短缺,寻找修复受损器官的方法,甚至提供器官移植的替代方法是很重要的。我们使用类器官来了解生物学和疾病或者它们在小型动物中的再生能力已经有好几年了,但是我们一直希望能够用它们来修复人类受损组织。我们的研究在原则上首次表明,这是有可能实现的。”

胆管疾病只影响肝脏中的某些导管而不影响其他导管。这一点很重要,这是因为在疾病中,需要修复的导管往往完全受到破坏,只有从未受影响的导管中才能成功收集胆管细胞。

这些研究人员利用单细胞RNA测序和类器官培养的技术,发现虽然导管细胞不同,但来自胆囊的胆管细胞(通常不受疾病影响)可以转化为通常在疾病中受到破坏的胆管细胞(肝内导管),反之利用胆汁中一种称为胆酸的成分,也可实现逆向转化。这意味着,患者自身来自不受疾病影响的部位的细胞可以用来修复受到破坏的导管。

为了验证这一假设,这些研究人员在实验室里将来自胆囊的胆管细胞培养成类器官。类器官是在体外培养时可以生长和增殖的细胞群,它呈现出的三维结构具有与被研究器官相同的组织结构、功能、基因表达和遗传功能。随后,他们将这些胆管类器官体移植到小鼠体内,发现它们确实能够修复受损的导管,这为再生医学在影响胆道系统疾病中的应用开辟了道路。

这些研究人员在人类供者肝脏上使用了这种基于艾登布鲁克斯医院(Addenbrooke's Hospital)使用的灌注系统的技术。他们将胆管类器官注射到人类肝脏中,并首次表明植入的胆管类器官修复了人类肝脏中的导管并恢复了它们的功能。因此,这项研究证实了他们基于细胞的疗法可以用来修复受损的肝脏。

论文共同通讯作者、惠尔康-MRC剑桥干细胞研究所的Ludovic Vallier教授说,“这是我们首次能够证实利用实验室中培养的细胞可以增强或修复人类肝脏。我们还要开展进一步的研究,以测试这种方法的安全性和可行性,但希望我们能够在未来几年内将它转移到临床应用中。”

尽管这些研究人员期望这种方法用于修复患者自身的肝脏,但是他们认为它也可能提供一种修复受损供者肝脏使其适合用于移植的潜在方法。

论文共同作者、剑桥大学外科系的Kourosh Saeb-Parsy先生补充道,“这是允许我们使用以前被认为不适合移植的器官的重要一步。在未来,这可能有助于减少移植等待名单上的压力。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Fotios Sampaziotis et al. Cholangiocyte organoids can repair bile ducts after transplantation in the human liver. Science, 2021, doi:10.1126/science.aaz6964.

2.Simone N. T. Kurial et al. Emerging cell therapy for biliary diseases. Science, 2021, doi:10.1126/science.abg3179.

3.Lab-grown 'mini-bile ducts' used to repair human livers in regenerative medicine first
https://www.cam.ac.uk/research/news/lab-grown-mini-bile-ducts-used-to-repair-human-livers-in-regenerative-medicine-first

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