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

郑大一附院又一任院长接受纪律审查和监察调查资讯

郑大一附院又一任院长接受纪律审查和监察调查

8月28日下午,河南省纪委监委官网显示,郑州大学第一附属医院原党委书记王成增涉嫌严重违纪违法,目前正接受河南省纪委监委纪律审查和监察调查。

2026-08-28 21:10

威科集团与蚂蚁健康达成战略合作,JCO等28本医学顶刊上线阿福医生版资讯

威科集团与蚂蚁健康达成战略合作,JCO等28本医学顶刊上线阿福医生版

8月28日,蚂蚁健康宣布与全球领先的临床信息和决策支持解决方案提供商威科集团(Wolters Kluwer)达成战略合作。双方将通过整合威科的权威医学内容与蚂蚁阿福的AI技术和平台能...

2026-08-28 11:36

第七批耗材国采采购文件发布,9月10日开标资讯

第七批耗材国采采购文件发布,9月10日开标

8月26日,国家组织高值医用耗材联合采购办公室发布《国家组织医用耗材集中带量采购(第7批)采购文件(GH-HD2026-2)》,第七批耗材国采正式启动。

2026-08-27 15:10

全球首创胰腺癌新药获FDA批准资讯

全球首创胰腺癌新药获FDA批准

美东时间8月26日,FDA批准Revolution Medicines 口服 RAS(ON) 多选择性抑制剂 Rasonque(daraxonrasib )的新药上市申请 (NDA),用于治疗先前至少接受过一次系统治疗或不...

2026-08-27 13:08

石药创新SYS6010在EGFR-TKI治疗耐药后III临床试验达到预设终点资讯

石药创新SYS6010在EGFR-TKI治疗耐药后III临床试验达到预设终点

SYS6010 为巨石生物开发的一款靶向表皮生长因子受体(EGFR)的抗体偶联药物(ADC),由人源化抗EGFR单克隆抗体通过可裂解连接子与拓扑异构酶I抑制剂载荷偶联而成。该药物能够特...

2026-08-27 11:33

信达生物说2030年收入要达到350-400亿资讯

信达生物说2030年收入要达到350-400亿

业绩显示,上半年公司实现总营收约86 18亿元,其中产品收入约82 01亿元,同比分别增长44 8%和56 7%;期内按照国际财务报告准则(IFRS)口径净利润约13亿元,同比增长50%;按...

2026-08-26 20:33

华东医药2026年上半年营业收入220.67亿元,创新产品业务增幅达52%资讯

华东医药2026年上半年营业收入220.67亿元,创新产品业务增幅达52%

ADC、GLP-1、外用制剂三大矩阵并进,创新引擎全面发力

2026-08-26 19:38

全球首个大分子可溶微针产品获 FDA 临床默许资讯

全球首个大分子可溶微针产品获 FDA 临床默许

近日,中国生物制药(HK 1177)核心企业北京泰德制药研发的 CPX301 可溶微针贴片正式获得美国食品药品监督管理局(FDA)临床试验默示许可,适应症为体重管理。

2026-08-26 17:05

全球首款自主抽血机器人 Aletta 获 FDA 批准资讯

全球首款自主抽血机器人 Aletta 获 FDA 批准

美国食品药品监督管理局(FDA)正式授予荷兰医疗科技公司 Vitestro 研发的 Aletta 自主抽血机器人 De Novo 上市授权。

2026-08-26 16:52

戒酒芯片临床试验数据公布资讯

戒酒芯片临床试验数据公布

酒精依赖是一种容易复发的慢性精神障碍,患者容易深陷“戒酒、复饮、再治疗”的恶性循环。2025年底,北京市首例盐酸纳曲酮皮下植入剂植入手术在北京回龙观医院完成。

2026-08-26 16:47

医疗AI迎来“ChatGPT时刻”:数坤科技发布两款通用智能体资讯

医疗AI迎来“ChatGPT时刻”:数坤科技发布两款通用智能体

数坤科技正式发布CT全胸智能体与DR全身智能体两款产品

文/张蓉蓉 2026-08-26 16:36

中因科技BCD眼科基因药物被正式纳入优先审评程序资讯

中因科技BCD眼科基因药物被正式纳入优先审评程序

近日,北京中因科技股份有限公司全球首创基因治疗药物ZVS101e 注射液被正式纳入优先审评程序,用于治疗携带CYP4V2双等位基因突变的结晶样视网膜变性(BCD)。由此,审评周期将...

2026-08-26 14:30

湖南落地中药配方颗粒零加成资讯

湖南落地中药配方颗粒零加成

8 月 25 日,湖南省医保局官网对外发布《关于全面实施中药配方颗粒零差率政策的通知》(湘医保发〔2026〕32 号),全省各级各类公立医疗机构全面取消中药配方颗粒加成,以实...

2026-08-26 13:16

海思科达成一项BD合作,最高14.6亿美元的额外里程碑付款和特许权使用费资讯

海思科达成一项BD合作,最高14.6亿美元的额外里程碑付款和特许权使用费

8月25日,海思科发布公告称,公司与美国Sentivera公司签订独占许可协议,授予其在除中国大陆、港澳台地区外的全球范围内开发、生产和商业化一项临床前自免资产的独家权利。Senti...

2026-08-26 10:59

第108批仿制药参比制剂目录资讯

第108批仿制药参比制剂目录

经国家药品监督管理局仿制药质量和疗效一致性评价专家委员会审核确定,现发布仿制药参比制剂目录(第一百零八批)。

2026-08-26 10:20

华东医药旗下MaiLi Precise获NMPA批准上市资讯

华东医药旗下MaiLi Precise获NMPA批准上市

国内首款眶下凹陷适应症注射产品

2026-08-25 22:42

武田中国与蚂蚁健康达成合作,共探数字健康创新路径资讯

武田中国与蚂蚁健康达成合作,共探数字健康创新路径

双方将结合武田在重点疾病领域的专业能力和医学洞察,以及蚂蚁健康在人工智能(AI)、数字平台和生态连接方面的优势,围绕患者需求和医疗健康服务场景开展合作,共同探索数字技...

2026-08-25 19:13

中国首个基因治疗药物商业化合作终止资讯

中国首个基因治疗药物商业化合作终止

近日,信念医药与武田中国共同宣布:双方关于血友病B基因疗法波哌达可基注射液(商品名:信玖凝)的商业化合作已于2026年8月2日正式终止。

2026-08-25 17:42

通化东宝终止一款口服GLP-1药物开发资讯

通化东宝终止一款口服GLP-1药物开发

8月24日,通化东宝发布公告,决定终止旗下用于Ⅱ型糖尿病治疗的一类新药THDBH110胶囊研发项目,并对该项目资本化金额进行全额计提资产减值准备。据公告披露,THDBH110胶囊为口服...

2026-08-25 17:38

阿里达摩院肝癌诊断AI模型DAMO LiON,发现了15例原本被遗漏的恶性肿瘤资讯

阿里达摩院肝癌诊断AI模型DAMO LiON,发现了15例原本被遗漏的恶性肿瘤

8月24日,阿里巴巴达摩院联合中国医科大学附属盛京医院等机构研发出肝癌诊断AI模型DAMO LiON,可通过CT影像识别微小的肝脏癌变病灶。

2026-08-24 22:34