在实验室生产可移植肝脏的技术

由巴西São大学Paulo生物科学研究所主办的人类基因组和干细胞研究中心(HUG-CELL)的研究人员开发了一种在实验室重建和生产肝脏的技术。

概念验证研究是用大鼠肝脏进行的。在下一阶段的研究中，科学家们将把这项技术应用于人类肝脏的生产，以便将来增加用于移植的器官供应。

这项研究得到了FAPESP的支持，并发表在了一篇文章中材料科学与工程该计划是在实验室中按比例生产人体肝脏。这将避免花很长时间等待合适的供体，并降低移植器官排斥的风险，”文章的第一作者Luiz Carlos de Caires-Júnior告诉Agência FAPESP。他是由FAPESP资助的研究、创新和传播中心(RIDCs) HUG-CELL的博士后研究员。

该方法是基于近年来发展起来的组织生物工程技术去细胞化和再细胞化来生产用于移植的器官。来自已故供者的器官，在本例中是肝脏，用各种含有洗涤剂或酶的溶液处理，以去除组织中的所有细胞，只留下与器官原始结构和形状相同的细胞外基质。细胞外基质随后被植入从病人身上提取的细胞。这项技术避免了免疫系统的反应和长期排斥的风险。

“这和移植‘修复过的’肝脏差不多。它不会被排斥，因为它使用的是患者自己的细胞，而且没有必要使用免疫抑制剂，”拥抱细胞的首席研究员、这篇文章的最后作者Mayana Zatz说。

Caires-Júnior解释说，这项技术还可以用来重建那些被认为处于边缘或不可移植的器官，从而增加候补病人器官的供应。

“许多可供移植的器官实际上并不能真正使用，因为捐献者已经死于交通事故。该技术可以用于修复它们，这取决于它们的状态，”他说。

然而，脱细胞过程除去了细胞外基质的主要成分，例如告诉细胞增殖和形成血管的分子。这削弱了细胞对细胞外基质的粘附，并损害了再细胞化。

为了克服这一障碍，拥抱细胞的研究人员通过在去细胞化和再细胞化之间引入额外的阶段来增强这项技术。

在分离和脱细胞后，他们将富含SPARC和TGFB1等分子的溶液注射到细胞外基质中，这些分子是在实验室条件培养基中培养的肝细胞产生的蛋白质。这些蛋白质是健康肝脏所必需的，因为它们告诉肝细胞增殖和形成血管。

Caires-Júnior说:“用这些分子富集细胞外基质让它变得更像一个健康的肝脏。”

用溶液处理大鼠肝脏细胞外基质，将肝细胞、内皮细胞和间充质细胞引入材料中。间充质细胞来自人类诱导多能干细胞(iPSCs)，通过重新编程成年皮肤细胞(或其他容易获得的组织细胞)进入胚胎状多能状态而产生。

“研究表明，有可能在肝脏的细胞谱系中诱导人类干细胞分化，并利用这些细胞重建肝脏，使其恢复功能。这是概念上的证明，是这项技术的首次示范。”

用注射泵将肝细胞注射到大鼠肝细胞外基质中，以产生具有人类特征的器官。它在模拟人体条件的培养箱中生长了5周。分析表明,细胞外基质SPARC和TGFB1富集显著改善再细胞化。

“治疗使肝细胞生长和功能更旺盛，”Caires-Júnior说。“我们计划建造一个生物反应器来去除人体肝脏的细胞，并研究在实验室中按比例生产它们的可能性。”

他补充说，这项技术可以用于生产其他器官，如肺、心脏和皮肤。

器官的工厂

该项目是HUG-CELL利用不同技术生产或重建移植器官的研究方向之一。

通过项目与制药公司合作进行EMS和支持FAPESP(圣保罗研究基金会)必须占州政府的支持下其研究合作技术创新项目(皮提阿),HUG-CELL研究人员旨在修改猪器官如肾脏、心脏和皮肤移植到人类。

如果将猪肝移植到人体，会产生排斥反应，因此研究人员正在寻求其他策略，如3D打印，以及去细胞化和再细胞化。

“这些都是互补的方法。我们期待在未来看到移植器官工厂。

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