再生新鲜的肝,人类离普罗米修斯的境界又更近一步了

来源  :   Z派生活     2020-06-18 23:00:24

2020-06-18

再生新鲜的肝,人类离普罗米修斯的境界又更近一步了

普罗米修斯遭受的诅咒──被兀鹰不停啄食那「时刻在长的肝」,其实是人类期盼已久的福祉,如今因着日本科学家成功诱导干细胞分化成肝脏组织,并在小鼠身上发挥功用,将让这则远古传说化为现代奇蹟,解决目前肝脏移植最根本的问题──捐赠不足。权威期刊《自然》(Nature)的网站新闻指出,虽然这只是一个初步结果,但未来或许能拯救全世界无数等待肝脏移植的病患。

iPS等三种细胞混合「播种」

日本横滨市立大学医学院助理武部贵则是这项研究的共同主持人。他表示这是第一宗利用「诱导式多能性干细胞」(iPS,注1)製造出来的立体架构人体器官。武部团队将大约4mm宽的「肝脏芽」,植入已经肝脏衰竭的小鼠体内,接着移植的肝脏组织开始发挥一般肝脏具有的功能,像是分泌肝脏负责的蛋白质,或是人体特有的代谢产物,但更值得注意的是,它们与附近的血管连接,并且开始生成新的细胞。

他们结合了三种细胞进行实验。首先他们诱导iPS以显现肝脏的基因,接着加入从脐带血取得的血管内皮细胞,以及间叶组织干细胞,没有血管内皮细胞的话组织中将不会有血管分布,而间叶组织干细胞的功用是造血、造骨及脂肪,没有它细胞将无法聚集在一起。

三种细胞用了两天时间形成肝脏芽,接着六天后肝脏芽表现出早期肝脏的基因特徵。团队接着把肝脏芽植入已经失去免疫功能的小鼠脑部,以便观察,他们发现,两天内血管便开始互相连接。

之后的两个月,肝脏芽不但看起来像肝脏,它也发挥了肝脏的功能,小鼠原本的肝已经衰竭,但新肝则肩负起旧肝的责任。

再生新鲜的肝,人类离普罗米修斯的境界又更近一步了
iPS是再生医学的一条明路。(Photo Credit: Salk Institute)再生医学的第三条道路

纽约西奈山医院进行肝脏再生研究的Valerie Gouon-Evans就说,虽然这是初步成果,但具有相当乐观的前景,因为移植进去的组织能够得到宿主的血液输送养份,便能够继续增生并发挥肝脏应有的功能。不过她也认为该继续观察,看这块组织是否会退化或形成肿瘤。

研究团队目前是用外科手术的方式将肝脏芽植入头部或腹部,但未来武部希望肝脏芽体积能再缩小,以便能以注射的方式进入小鼠体内,甚至是人体。另外,他也希望能植入到肝脏本身,如此便可形成胆管,有助于病患的消化功能。他也认为透过干细胞自我分化功能,此类技术未来也可应用在肺、胰与肾。

自然网站指出这样的做法算是一种中庸之道。一般再生医学的策略分成两种,简单的做法是针对一些中空的器官例如膀胱与气管,研究者先搭一个支架,让细胞在上面生长,然后再移到人体内。另一种做法就是先在实验室里培养单纯功能的细胞,并期望未来注入人体后能发挥预期的功能,但Gouon-Evans表示,就算在实验室能发挥功能,也有可能在注入人体的过程中就不小心破坏了他们,成功的机率相对较低。

再生新鲜的肝,人类离普罗米修斯的境界又更近一步了 武部贵则希望未来可以不用手术方式就可再生器官。新鲜的肝不再是梦想

2012年六月武部贵则在国际干细胞研究学会的会议上就曾发表相关实验进度,自然网站描述当时的进展是没有胆管、肝细胞排列方式与正常肝脏不同,但是组织内有血管可以支持组织的运作,基因方面的测试显示了肝脏基因显现的特徵。当时自然网站认为虽然这不是最终的结果,接下来科学家还有许多工作必须完成,但这项研究成果很可能成为将干细胞分化为各种器官,并实际应用于人体的关键一大步;一年后看来,希望又大了些。

单就美国来说,2011年有5805个肝脏移植的案例,但同时也有2938个一直还在等待名单中,或者甚至来不及而死亡的案例。再生医学仍在持续发展中,相信在你我可见的未来,普罗米修斯的痛苦(注2)将可成真。

(Opening Photo Credits: Jacob Jordaens)

注释
1.诱导式多能性干细胞(Induced pluripotent stem cells, iPS),就是将原本已经分化过、不再具有分化成其他种类细胞能力的体细胞,利用基因工程技术重新赋予它干细胞的功能。它的优点在于人体到处都是体细胞,不像干细胞较难取得,或是有着摧毁胚胎的伦理问题。iPS的详情可参考iPS 细胞?此 iPS 非彼 IPS,细胞回春术方兴未艾。(回到本文)

2.普罗米修斯(Prometheus)是希腊神话中泰坦神族一员,因为偷取火种送给人类,违反了宙斯的禁令,宙斯把他锁在高加索山上,派一只鹰每天都去吃他的肝,到了隔天肝又重新长回来,如此周而复始,直到数千年后海克力斯(Hercules)救了他为止。(回到本文)

相关资料
Nature: Miniature human liver grown in mice
Vascularized and functional human liver from an iPSC-derived organ bud transplant
Nature: Rudimentary liver grown in vitro
The Economist: Prometheus unbound

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