Cell:2014中国年度干细胞论文

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2015131日,美国细胞出版社 “2014中国年度论文 ” 首度揭晓。干细胞应用领域入选年度论文 2篇,如下:

1.    Direct Reprogramming of Human Fibroblasts to Functional and Expandable Hepatocytes.Cell Stem Cell

201436日,发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)杂志上的一项研究中,中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所惠利健研究组通过表达三个肝脏转录因子,可成功将人体皮肤细胞转变为肝细胞。这项获得人类肝细胞的方法,向最终实现肝细胞治疗、生物人工肝等领域前进了一大步。

2011年,惠利健研究组已经成功将小鼠皮肤细胞转变为肝细胞,在权威学术期刊 Nature 上发表,并获得当年中国科学十大进展。但利用完全一样的方法,并不能将人的成纤维细胞重编程为肝细胞。经过重新筛选和优化条件,他们成功建立了诱导人成纤维细胞重编程为肝细胞(hiHep细胞)的方法。hiHep细胞表达肝脏基因,并具有肝细胞的许多功能,包括分泌血清白蛋白、积累糖原、代谢药物、药物转运等。通过将 hiHep 细胞移植到肝脏特异转录因子(酪氨酸代谢缺陷)模型小鼠中,hiHep细胞可成功整合到小鼠肝脏中发挥功能。经移植后的小鼠肝功能指标明显恢复,有近 40% 的小鼠最终被救活。

在中国科学院 “ 干细胞先导专项 ” 支持下,惠利健团队正在同国内的南京鼓楼医院、华东理工大学等一起全力研究是否可以将 hiHep 细胞用于生物人工肝,从而实现对人类重症肝病的治疗。

 

2.    Human Hepatocytes with Drug Metabolic Function Induced from Fibroblasts by Lineage Reprogramming.Cell Stem Cell

201436日,发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)杂志上的一项研究中,北京大学生命科学学院邓宏魁研究组成功地将人皮肤成纤维细胞诱导为具有成熟代谢功能的人诱导性肝脏实质细胞(human induced hepatocytes, hiHeps),该种细胞可在肝损伤小鼠模型中高效重建肝脏功能。

传统的转分化研究仅采用目标细胞的命运决定因子来诱导细胞类型的转变。邓宏魁研究组发现利用这一方法,仅仅过表达肝脏实质细胞的命运决定因子 HNF1AHNF4AHNF6并不能获得功能成熟的人肝脏实质细胞,而只有在同时过表达功能成熟因子 ATF5PROX1CEBPA的情况下,才能获得功能成熟的人肝脏实质细胞,且诱导效率超过90%。由这种新方法获得的细胞被命名为人诱导性肝脏实质细胞(human induced hepatocytes, hiHeps)。它具有成熟肝脏实质细胞的特征,特别是其药物代谢能力和肝脏毒素敏感性与新鲜分离的人成体原代肝脏实质细胞相当,为体外的药物高通量筛选提供了新的细胞来源。

这种 hiHeps 细胞首次在肝损伤的免疫缺陷小鼠上实现了高效重建肝脏功能。重建后的小鼠肝脏长期持续分泌高水平的人白蛋白,这种肝脏高度人源化的小鼠为人类肝炎病毒研究、药物代谢研究提供更加可靠的体内模型。研究组还发现 hiHeps 细胞长期移植后不会导致肿瘤的形成。更为重要的是,处于转分化中间状态的细胞具有极强的增殖能力,可在肝细胞功能成熟前扩增超过 106 倍,这意味着仅利用一滴血体积的人体细胞就可获得与人成体肝脏器官相当的人肝脏实质细胞数量,这一特征使得临床运用 hiHeps 进行细胞替代治疗极具应用前景。

这项工作首次表明细胞命运决定因子与细胞功能成熟决定因子的组合可以实现细胞功能的完全成熟,从概念上为解决其他细胞类型的功能成熟问题提供了突破性的新思路。此项新技术使得在体外高效获得大量功能成熟的人肝脏实质细胞成为了可能,为人肝脏实质细胞在药物研发、治疗肝功能衰竭的疾病、建立人源化肝脏小鼠疾病模型等方面的广泛应用提供了全新的细胞来源。(来源:生物探索)

 

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