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

首款AI药物进入III期临床研究资讯

首款AI药物进入III期临床研究

英矽智能发布消息称,业界首款完成AI药物临床药效验证的候选药物Rentosertib(ISM001-055)正式启动III期临床试验(CTR20262475,NCT07687459),相关信息已在中国国家药品监督...

2026-07-08 21:55

恒瑞医药宣布口服小分子GLP-1 III期取得顶线结果,减重适应症拟今年申报上市资讯

恒瑞医药宣布口服小分子GLP-1 III期取得顶线结果,减重适应症拟今年申报上市

恒瑞医药计划今年在中国提交HRS-7535用于体重管理的上市申请。

2026-07-08 15:34

19 亿美元出海,中生制药自研 COPD 创新药独家授权阿斯利康资讯

19 亿美元出海,中生制药自研 COPD 创新药独家授权阿斯利康

TQC3721 是国内首款进入 III 期临床的吸入式 PDE3 4 双重抑制剂,针对慢性阻塞性肺疾病(COPD)

2026-07-08 13:22

云顶新耀此前授权协议完成交割,将收取1.125亿美元的首付款资讯

云顶新耀此前授权协议完成交割,将收取1.125亿美元的首付款

7月7日,云顶新耀宣布,已根据协议条款完成与Travere Therapeutics, Inc 关于EVER001(希布替尼,civorebrutinib)的独家授权许可与合作协议交割,根据此前协议,Travere Th...

2026-07-08 11:37

蚂蚁集团战略投资薄荷健康,深耕AI健康服务资讯

蚂蚁集团战略投资薄荷健康,深耕AI健康服务

7月8日,蚂蚁集团与薄荷健康共同宣布达成重大战略投资合作。交易完成后,蚂蚁集团成为薄荷健康最大外部股东,持股比例超28%;薄荷健康创始人兼CEO马海华继续保持公司第一大股东...

2026-07-08 11:02

半年报业绩预增的上市药企资讯

半年报业绩预增的上市药企

华海药业、金城医药、沃华医药。

2026-07-08 10:36

某进口原研药企提交虚假医生联署专家建议函,试图影响第12批国采资讯

某进口原研药企提交虚假医生联署专家建议函,试图影响第12批国采

7月7日,国家医保局发布风险提示。在第12批国家组织药品集中带量采购确定采购品种阶段,某进口原研药企业提交所谓“31家医院78名医生联署的专家建议函”,试图以此影响集采定品。

2026-07-07 20:31

国内首款干细胞外泌体在研药物获批IND资讯

国内首款干细胞外泌体在研药物获批IND

7月6日,上海思德克索生物科技有限公司宣布,其自主研发的人源脂肪间充质干细胞来源的细胞外囊泡药物STX11101注射液,已正式获得中国国家药品监督管理局(NMPA)药品审评中心(C...

2026-07-07 15:22

数万台临床试用,无线内窥镜创新企业英赛飞影完成数千万元 A 轮融资讯

数万台临床试用,无线内窥镜创新企业英赛飞影完成数千万元 A 轮融

本轮融资由得时资本领投,悦达私募、苏州高新区科创天使基金联合投资。

2026-07-07 15:21

AI虚拟细胞企业华源智因获数千万元种子轮投资,水木创投注资资讯

AI虚拟细胞企业华源智因获数千万元种子轮投资,水木创投注资

本轮资金将重点用于核心技术迭代、高端人才团队扩充、临床场景落地及商业化体系搭建,助力企业深耕AI计算生物学与智能药物研发领域。

2026-07-07 15:08

中国国家药品监督管理局受理备思复(维恩妥尤单抗)联合帕博利珠单抗用于肌层浸润性膀胱癌的上市许可申请资讯

中国国家药品监督管理局受理备思复(维恩妥尤单抗)联合帕博利珠单抗用于肌层浸润性膀胱癌的上市许可申请

用于肌层浸润性膀胱癌(MIBC)成人患者的新辅助治疗(术前治疗)及在膀胱切除术(手术)后的辅助治疗(术后治疗),无论患者是否耐受含顺铂化疗。

2026-07-07 14:52

多方共话青少年成长与健康认知,探索亲子沟通与科学预防路径资讯

多方共话青少年成长与健康认知,探索亲子沟通与科学预防路径

近日,围绕青少年成长过程中的亲子沟通与健康认知议题,由《嘉人Marie Claire》杂志主办、默沙东中国支持的“默默爱着你”主题论坛于北京顺利举办

2026-07-07 14:49

同仁堂今日港交所上市,破发资讯

同仁堂今日港交所上市,破发

今日,同仁堂医养正式登陆港交所,发售价为5 5港元 股。截至7月7日中午收盘,同仁堂医养下跌超过40%,市值不足15亿港元。另值得注意的是,公司开盘报4 76港元 股,较5 5港...

2026-07-07 13:35

湖南牵头呼吸介入类医用耗材集采资讯

湖南牵头呼吸介入类医用耗材集采

近日,湖南医保局发布《关于开展呼吸介入类医用耗材企业和产品信息集中维护工作的通知》。

2026-07-07 11:31

歌礼制药两款丙肝治疗药物正式调出医保目录资讯

歌礼制药两款丙肝治疗药物正式调出医保目录

由于2025年医保谈判中没有成功续约,在6个月的过渡期后,日前,歌礼制药的达诺瑞韦钠片(戈诺卫)、盐酸拉维达韦片(新力莱)被正式调出医保目录。

2026-07-07 11:14

华夏英泰完成超 2 亿元 C 轮融资,加速通用型 STAR-T 及 In vivo 细胞治疗平台布局资讯

华夏英泰完成超 2 亿元 C 轮融资,加速通用型 STAR-T 及 In vivo 细胞治疗平台布局

本轮融资由正心谷资本领投,复旦科创跟投

2026-07-06 17:34

CDE:细胞治疗药品范围和归类技术指导原则(2026年版)资讯

CDE:细胞治疗药品范围和归类技术指导原则(2026年版)

本指导原则旨在明确我国细胞治疗药品的范围与归类,不影响现行药品注册分类。

2026-07-06 15:44

诺华15亿美元收购Myricx Bio,拥有N-肉豆蔻酰转移酶(NMT)独特药物开发机制资讯

诺华15亿美元收购Myricx Bio,拥有N-肉豆蔻酰转移酶(NMT)独特药物开发机制

2026年7月6日,诺华宣布与总部位于英国的生物技术企业 Myricx Bio达成收购协议,交易总金额最高可达 15 亿美元,其中 11 亿美元为前期现金对价,剩余为潜在里程碑付款。

2026-07-06 14:17

1998年-2025年全国经济人口卫生医保相关数据资讯

1998年-2025年全国经济人口卫生医保相关数据

2016年、2017年不含未整合的新型农村合作医疗参保人数,2018年起居民医保数据含整合后的新型农村合作医疗参保人数。

2026-07-06 11:16

海正药业:获产品独家授权许可协议,首付款4500万元资讯

海正药业:获产品独家授权许可协议,首付款4500万元

近日,海正药业发布公告,公司与艾缇亚(上海)制药有限公司签署产品独家授权许可及合作协议,引进由艾缇亚开发的化药1类创新药TISA-818系统给药制剂在合作区域(中国大陆、香港...

2026-07-06 11:04