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

康宁杰瑞与PathosAI达成22亿美元ADC授权协议,1.25亿美元首付款资讯

康宁杰瑞与PathosAI达成22亿美元ADC授权协议,1.25亿美元首付款

8月4日,康宁杰瑞生物制药宣布其全资子公司江苏康宁杰瑞生物制药有限公司与美国临床阶段生物技术公司Pathos AI就TROP2 HER3双特异性抗体偶联药物JSKN016达成独家授权许可协议。

2026-08-04 22:14

剂泰科技与恒瑞医药达成AI制剂合作资讯

剂泰科技与恒瑞医药达成AI制剂合作

8月3日,剂泰科技发布自愿公告,宣布自主研发的AiTEM人工智能制剂创新平台将在恒瑞医药进行本地化部署,加速药物制剂配方开发效率。

2026-08-04 13:01

以专业教育与患者为中心的创新实践,解码中国代谢健康新图景资讯

以专业教育与患者为中心的创新实践,解码中国代谢健康新图景

近日,礼来中国今日于上海世博展览馆举办年度心血管代谢健康高峰论坛。

2026-08-04 11:41

东阳光药甘精胰岛素首批115.2万支发货美国资讯

东阳光药甘精胰岛素首批115.2万支发货美国

近日,东阳光药发布公告,首批甘精胰岛素注射液(商品名:Langlara)已于7月27日自湖北宜都生产基地分批启运美国,预计8月中下旬完成全部发货。首批计划发货115 2万支。

2026-08-04 11:37

维利信LBL-024用于转移性结直肠癌获批IND资讯

维利信LBL-024用于转移性结直肠癌获批IND

8月3日,维立志博发布公告,公司自主研发的PD-L1 4-1BB双特异性抗体维利信(LBL-024)联合用药治疗转移性结直肠癌(mCRC)的开放、多中心Ib II期临床试验申请已获得国家药品监...

2026-08-04 10:22

药明康德半年业绩超预期,大幅上调全年业绩指引资讯

药明康德半年业绩超预期,大幅上调全年业绩指引

预计2026年公司整体收入由人民币513-530亿元上调至人民币585-605亿元,上调幅度约14%,持续经营业务收入同比增速由18%-22%上调至35%-39%。药明康德计划向全体股东每10股派发现金红利5 1元(含税)。

2026-08-03 20:46

3.3亿元天使轮融资,主动科技刷新国内脑机接口领域融资纪录资讯

3.3亿元天使轮融资,主动科技刷新国内脑机接口领域融资纪录

上海主动科技有限公司正式宣布完成3 3亿元人民币天使轮融资。

2026-08-03 17:48

安永吴晓颖:中国创新药全球化步入深水区,交易价值兑现成行业分水岭资讯

安永吴晓颖:中国创新药全球化步入深水区,交易价值兑现成行业分水岭

近日,安永正式发布《从中国创新到全球价值:中国创新药全球合作与交易观察》白皮书

文/张蓉蓉 2026-08-03 17:33

微创持续葡萄糖监测系统获批资讯

微创持续葡萄糖监测系统获批

7月30日,上海微创生命科技有限公司的AccuSense 妙感持续葡萄糖监测系统(CGMs)获国家药品监督管理局(NMPA)批准上市。

2026-08-03 15:34

医院要求医药代表提供相关专业学历证明资讯

医院要求医药代表提供相关专业学历证明

根据《医药代表管理办法》第十条规定,医药代表应当具有医学、药学或相关专业大学专科及以上学历。

2026-08-03 13:37

消息称阿斯利康与百时美施贵宝正洽谈合并资讯

消息称阿斯利康与百时美施贵宝正洽谈合并

知情人士透露,两家公司近几个月已就合并进行了多轮磋商,交易有望在近期落地,但也存在推迟或破裂的可能。

2026-08-03 10:55

国家医保局召开全国深化医保基金管理突出问题专项整治工作中期推进会资讯

国家医保局召开全国深化医保基金管理突出问题专项整治工作中期推进会

7月31日,国家医保局会同最高人民法院、最高人民检察院、公安部、财政部、国家卫生健康委、税务总局、市场监管总局、国家中医药局、国家药监局,10部门联合召开全国深化医保基金...

2026-08-03 10:40

第12批国采,哪家企业中选品种最多?资讯

第12批国采,哪家企业中选品种最多?

本次集采65个品种全部采购成功,全国共4 5万家医药机构报量,327家企业的521个产品获得拟中选资格,覆盖抗感染、抗肿瘤、抗血栓、降血糖、降血压、降血脂、风湿免疫、消炎镇痛...

2026-08-02 19:58

雷海潮:推动健康中国建设取得决定性进展资讯

雷海潮:推动健康中国建设取得决定性进展

健康中国建设是一项系统工程,涉及面广,必须充分发挥党总揽全局、协调各方的领导核心作用。

文/雷海潮 国家卫生健康委员会党组书记、主任 2026-08-01 22:28

华恒生物实控人被批准逮捕资讯

华恒生物实控人被批准逮捕

8月1日,华恒生物发布《关于重大事项进展的公告》,公司于2026年7月31日收到公司实际控制人郭恒华家属通知,郭恒华因涉嫌非法吸收公众存款罪被检察机关批准逮捕。

2026-08-01 17:47

国务院常务会议:研究健康优先发展战略实施有关工作资讯

国务院常务会议:研究健康优先发展战略实施有关工作

要牢固树立健康优先导向,深化医药卫生体制改革,健全公共卫生、医疗服务和医疗保障体系,推动医药科技创新,加快形成有利于健康的生产生活方式。

2026-08-01 10:25

总计最高4.235亿欧元付款,英派药业与Pharmanovia达成授权合作资讯

总计最高4.235亿欧元付款,英派药业与Pharmanovia达成授权合作

7月30日,南京英派药业公告称,公司已与Pharmanovia订立独家合作,授予其在66个国家制造、开发及商业化塞纳帕利的独家权利。公司有望获总计最高达4 235亿欧元付款,包括首付款...

2026-07-31 16:12

医疗器械网络销售监督管理办法发布修订草案征求意见稿,有哪些新要求资讯

医疗器械网络销售监督管理办法发布修订草案征求意见稿,有哪些新要求

7月27日,国家药品监督管理局发布《医疗器械网络销售监督管理办法(修订草案征求意见稿)》。

2026-07-31 15:41

凯莱英、高瓴12.397亿元增资大分子CDMO业务资讯

凯莱英、高瓴12.397亿元增资大分子CDMO业务

7月30日晚间,凯莱英公布公告,该公司、目标公司上海凯莱英生物技术发展有限公司、凯莱英生物技术、高瓴祈睿、珠海岱恆、Hao  Hong博士、凯莱同心及海河凯莱英基金订立增资协...

2026-07-31 14:23

2026年国家基本医保目录及商保创新药目录专家评审阶段性结果可查询资讯

2026年国家基本医保目录及商保创新药目录专家评审阶段性结果可查询

评审工作已结束,一批临床价值获得认可、创新程度显著提升、弥补保障短板的药品通过了专家评审。

2026-07-31 13:46