肝脏细胞的获取及其在3D生物打印中的应用

医药 来源:火石创造(微信号 firestone-link) 作者:惠利健 整理:叶文婷 赵成龙
2016
09/01
09:13
火石创造(微信号 firestone-link)
作者:惠利健 整理:叶文婷 赵成龙
医药

在第一届Regenovo生物3D打印学术论坛上,来自中科院上海生命科学研究院的惠利健教授分享了一些在3D生物打印中肝脏细胞获取方面的研究工作成果。

三维打印不可或缺的三样东西,一个材料,一个生物细胞,还有一个是打印的设备。我的研究方向是功能肝细胞的获得,今天我想给大家讲讲过去怎么获得细胞和细胞在3D打印上的一些可能的应用,以及如何从基础走到一些应用方面的。

原代肝细胞间互相会形成非常紧密的连接,这是上皮细胞的一种特点。肝细胞有很多用途,比如说药物筛选、人的疾病模型,还有20年前大家开始用肝细胞移植来治疗代谢性肝病等等一些中末期疾病。

肝脏细胞的来源与获得

细胞来源的获得是一个大问题,这个问题的存在也由来已久。从干细胞生物学的角度来看,存在以下几种可能性。

其中一种就是ES细胞(Embryonic stem cell)即胚胎干细胞分化,ES细胞它具有全能性,可以分化成身体的所有功能组织细胞。另一种是可诱导多能干细胞(iPS,Inducedpluripotent stem cell)分化。这两种细胞在功能上以及很多方面都非常类似,可以在体外进一步定向分化成肝脏细胞。但是这两种方法都很困难,费时费力,成本也很高。

我们使用的是一种可以成纤维细胞直接变成肝细胞(hiHep)的转分化方法。有了这个hiHep细胞之后,可以对它的功能进行一系列的分析比如肝脏分泌的白蛋白、AAT等,还可以分析其脂代谢、糖原代谢以及一些解毒功能。此外,实验证明了这些hiHep细胞移植到体内之后能够部分地治疗患有肝脏代谢性疾病的小鼠。

形态对比

既然现在可以有转分化hiHep,它和由ES和iPS在定向分化成的肝细胞来比有什么不同?为此我们做了一系列的比较,发现它们在形态上其实非常接近,从白蛋白和AAT这两个肝脏特定的分泌蛋白的染色来看,百分之八九十的细胞都是双阳性的,证明这些最后重编程获得的肝细胞纯度非常高。从一些功能相关的基因表达上面来看,也和原代肝细胞也非常接近。

功能检测

肝脏最重要的功能就是代谢,肝脏代谢主要就是胆汁排泄功能和CYP酶的氧化功能。从三种不同的与胆汁排泄相关的药物进行的实验来看,在hiHep、iPS分化获得的肝细胞和原代肝细胞这三种细胞中呈现的结果整体上是非常接近的。

从另外一个CYP3A功能的项目中,可以看到iPS分化得到的肝细胞和hiHep都有很好的代谢功能,当然,原代肝细胞代谢功能更好。

AFP是胚胎肝里面表达的甲胎蛋白,只有在胚胎时期的肝脏才分泌。iPS来源的肝细胞甲胎蛋白表达特别高,就证明这个细胞其实成熟度不是特别高。用AFP染色去分析,可以看到iPS来源的肝细胞这些标志物表达量都很高,而hiHep细胞的表达量很低,原代肝细胞也不表达。相比之下,说明hiHep细胞相对于iPS来源的肝细胞更成熟一点,在体内的效果可能更好。这些工作证明,看起来都非常接近的两个细胞,实际上还有很多不一样的。

临床再生医学的应用和体外的三维培养

这些细胞要应用在临床的移植,就会面临很多技术挑战。幸运的是,早前就已经有设计好的体外人工肝支撑系统,可以在体外帮助肝衰竭的病人获得一些功能性的支撑。血浆经过生物人工肝中的肝细胞解毒代谢或者获得营养成分以后再流回体内。这样的技术支持,可以让我们培养的肝细胞避免进入体内,从而解决了排斥或者致瘤性这样的问题。

小鼠实验:

小鼠实验用到了刀豆蛋白诱导的急性肝衰竭模型。实验结果显示成纤维细胞和HepG2细胞都没有治疗效果,而用hiHep细胞和原代肝细胞的组,小鼠有30%~40%的成活率。

大动物实验:

大动物实验我们选择了肝衰竭的猪模型。肝衰竭猪的在体外流经生物人工肝装置的反应器,最后又回到猪的体内。急性肝衰竭的猪如果不接受治疗的话会快就会死亡,而经过生物人工肝的装置治疗后,有接近80%的动物都活了下来。

对此我们也做了一系列详细的分析,包括血氨等一些血生化指标检测。更重要的是治疗后的肝脏里面有很多平时看不见的增殖细胞,证明了在生物人工肝治疗之后,诱导了肝脏再生。

现在我们也开始在患者中开展安全性临床研究。

体外实验:

在体外用肝细胞能够构建微器官,这要考虑到功能和结构形态。结构形态是保证功能非常重要的一点。器官中最核心的一点是血管。血管的供血和养分供应一旦出问题,器官或者微器官就会出问题。

为了构建微器官,我们首先把hiHep细胞形成一个单细胞的组织。我们将hiHep细胞放在一个特殊的培养皿中,细胞会自己聚团并在上面形成一个微球,这些细胞可以增长,大概长到差不多维持在200到300微米这个大小的时候就会停止。其次,我们需要先把血管内皮细胞和hiHep肝细胞进行共培养。我们发现HUVEC和hiHep细胞可以很好地在一起。

下一步可能会开始考虑形成胆管这样的结构。从长远角度来说,如果形成这么一种有胆管和血管的一个肝脏微器官,我们可以用它们来研究再生、纤维化等等。如果这些肝脏微器官最后证明是安全的话,那么可以用这些微器官在肝脏患者中进行移植。

来源:火石创造(微信号 firestone-link)   作者:惠利健 整理:叶文婷 赵成龙

(原标题:惠利健教授:肝脏细胞的获取及其在3D生物打印中的应用)

为你推荐

药明康德、诺禾致源等被美国列入“中国军工企业”名单资讯

药明康德、诺禾致源等被美国列入“中国军工企业”名单

今日,药明康德发布公告称,公司注意到,2026年6月8日(美国时间),美国国防部错误地将药明康德列入其根据1260H条款认定的“中国军工企业”正式更新版名单中。

2026-06-09 21:24

微眸医疗完成近亿元A轮融资,全国首个眼科手术机器人多中心随机对照注册临床试验同期收官资讯

微眸医疗完成近亿元A轮融资,全国首个眼科手术机器人多中心随机对照注册临床试验同期收官

本轮A轮融资由元航资本领投,老牌投资机构明桂资本持续加码追投,多家行业知名投资机构联合参与投资,伊嘉资本担任本次融资财务战略合作伙伴。

2026-06-09 20:20

华东医药伊妍仕S型额部适用症变更注册申请获受理资讯

华东医药伊妍仕S型额部适用症变更注册申请获受理

应用范围有望从鼻唇沟皱纹拓展至额部轮廓领域

2026-06-09 20:03

礼来公布口服小分子GLP-1 药物关键研究完整数据,潜在T2D新口服方案表现亮眼资讯

礼来公布口服小分子GLP-1 药物关键研究完整数据,潜在T2D新口服方案表现亮眼

礼来公司在美国糖尿病协会(ADA)第86届科学年会上公布了口服小分子GLP-1受体激动剂orforglipron在ACHIEVE系列三项3期临床研究中的详细数据。

2026-06-09 19:57

因美纳发布StrataMap Spatial Solution:高性能的端到端空间全转录组研究解决方案资讯

因美纳发布StrataMap Spatial Solution:高性能的端到端空间全转录组研究解决方案

StrataMap Spatial支持研究人员以真正的单细胞分辨率开展空间生物学研究,拓展科学发现的边界

2026-06-09 19:52

两款IgA肾病新药获批资讯

两款IgA肾病新药获批

6月9日,荣昌生物发布公告称,近日,荣昌生物制药(烟台)股份有限公司收到国家药品监督管理局(NMPA)核准签发的《药品注册证书》,泰它西普注射液(代号:RC18)治疗免疫球蛋...

2026-06-09 11:33

第五年,2026年纠正医药购销领域和医疗服务中不正之风工作要点资讯

第五年,2026年纠正医药购销领域和医疗服务中不正之风工作要点

《通知》围绕年度重点任务和既往工作中发现的突出问题,聚焦重点领域和关键环节,在坚持党建引领行风、强化医德医风建设、加强正向宣传引导、防范化解风险隐患、严守医疗数据安...

2026-06-09 09:14

华超神控完成亿元天使系列融资,自研 AI 超声脑机平台开辟无创深脑调控新赛道资讯

华超神控完成亿元天使系列融资,自研 AI 超声脑机平台开辟无创深脑调控新赛道

本轮融资分为天使轮与天使 + 轮两期,天使轮由经纬创投独家领投,天使 + 轮由德联资本、道远资本联合领投,行业知名机构持续加注,循光资本担任本次系列融资独家财务顾问。

2026-06-08 17:05

 Cytiva与鼎康生物合作GMP-2扩建项目投产, 共筑“中国速度,全球交付”新标杆资讯

Cytiva与鼎康生物合作GMP-2扩建项目投产, 共筑“中国速度,全球交付”新标杆

GMP-2生产基地专为临床后期及商业化生产打造,可为全球生物药合作伙伴提供灵活且可扩展的生产解决方案,助力加速产品商业化进程并保障全球稳定供应。

2026-06-08 16:41

默沙东欣瑞来(注射用索特西普)重磅上市,引领肺动脉高压(PAH)迈向“治本” 新里程碑资讯

默沙东欣瑞来(注射用索特西普)重磅上市,引领肺动脉高压(PAH)迈向“治本” 新里程碑

用于治疗世界卫生组织功能分级(WHO FC)Ⅱ-Ⅲ级的肺动脉高压(PAH,WHO第1组)成年患者

2026-06-08 16:36

GCP2026修订版发布,2020版废止资讯

GCP2026修订版发布,2020版废止

6月8日,国家药监局、国家卫生健康委、国家中医药局、国家疾控局联合发布《药物临床试验质量管理规范(2026年修订)》,自2026年9月1日起施行。国家药监局、国家卫生健康委《关...

2026-06-08 16:21

博腾股份终止斯洛文尼亚研发生产基地建设,保留对诺华子公司主张索赔的权利资讯

博腾股份终止斯洛文尼亚研发生产基地建设,保留对诺华子公司主张索赔的权利

近日,博腾股份公告称,鉴于诺华斯洛文尼亚子公司已向博腾股份全资子公司PSI发出解除通知,PSI在该场地内的投资和建设已面临重大不确定性,公司决定终止投资建设斯洛文尼亚研发...

2026-06-08 13:10

全球首款CD7 CAR-T儿童适应症一期临床启动资讯

全球首款CD7 CAR-T儿童适应症一期临床启动

据安科生物和博生吉医药消息,安科生物参股公司博生吉医药自主研发的全球首款进入临床阶段的靶向CD7自体CAR-T产品PA3-17儿童适应证临床试验启动会在组长单位中国医学科学院血液...

2026-06-08 10:57

恒生生物科技指数最新成份股资讯

恒生生物科技指数最新成份股

近日,恒生指数公司宣布对恒生相关指数成份股进行调整,其中恒生生物科技指数加入英矽智能,剔除云顶新耀。

2026-06-08 10:11

一家医疗器械企业被调入港股通资讯

一家医疗器械企业被调入港股通

6月5日收市,上海证券交易所官网发布最新港股通标的调整通知,共6家企业调入,包括广受关注的大模型企业智谱(02513 HK)、GPU企业壁仞科技(06082 HK)等,其中生物医药、医...

2026-06-07 21:20

第二批全国中药饮片集采首轮报价结果公示资讯

第二批全国中药饮片集采首轮报价结果公示

6月5日深夜,山东省医保局官网发布《全国中药饮片联盟集中采购拟入围结果公示》,共计822家企业入围,与资格审核通过企业数量相比,淘汰了约20%企业。

2026-06-07 13:11

全国首例,侵入式脑机接口让视障患者复明临床试验取得重大突破资讯

全国首例,侵入式脑机接口让视障患者复明临床试验取得重大突破

6月6日,记者从中南大学湘雅医院了解到,由许惠卓教授团队牵头开展的侵入式脑机接口视觉重建临床试验取得突破性进展。失明多年的受试者在术后恢复良好,已初步实现视觉功能重建。

2026-06-06 17:54

国家药监局批准第四代BTK抑制剂洛布替尼片资讯

国家药监局批准第四代BTK抑制剂洛布替尼片

近日,国家药品监督管理局通过优先审评审批程序,附条件批准广州麓鹏制药有限公司申报的1类创新药洛布替尼片(商品名:麓可达)上市,该药适用于既往接受过至少两种系统性治疗(...

2026-06-05 15:07

开盘大涨 50.22%!抗过敏创新药企上市首日受热捧资讯

开盘大涨 50.22%!抗过敏创新药企上市首日受热捧

​6 月 5 日,天辰生物医药(苏州)股份有限公司(证券简称:天辰生物 - B,股票代码:01779 HK)正式于香港联合交易所挂牌上市,依托港股 18A 生物科技企业上市规则登陆资本市场。

2026-06-05 14:30

百度健康AI智慧门诊落地中科大附一院,已规模覆盖近二十家三甲医院资讯

百度健康AI智慧门诊落地中科大附一院,已规模覆盖近二十家三甲医院

6月5日,百度健康与中国科学技术大学附属第一医院(以下简称“中科大附一院”)正式达成战略合作。双方将围绕AI智慧门诊、医生IP打造、全病

2026-06-05 14:20