新型肝外窦前祖细胞支持可移植生物肝工程的研究

【字体: 时间:2025年05月26日 来源:Biomaterials Advances 5.5

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  肝衰竭治疗受限于器官短缺,肝组织工程(LTE)的去细胞 / 再细胞化策略带来希望,但面临种子细胞和再细胞化方法的挑战。本研究利用 NG2/BMMSCs 和 rDLS 构建可移植生物肝,体内实验显示延长肝切除猪存活时间,为肝衰竭治疗提供新方向。

  
在生命科学与医学领域,肝脏疾病一直是困扰人类健康的重大难题。肝衰竭作为终末期肝病,目前唯一的根治手段是肝移植,然而供体器官的极度短缺使得大量患者在等待中面临生命威胁。与此同时,基于细胞疗法的探索虽展现潜力,但合适细胞来源匮乏及移植后定植效率低下等问题,如同层层迷雾,阻碍着该领域的突破。肝组织工程(Liver Tissue Engineering, LTE)的出现,尤其是去细胞 / 再细胞化策略,仿佛为困境中的研究者们打开了一扇窗 —— 通过保留器官原有骨架和天然微血管的去细胞支架,有望构建可移植的生物肝脏。但这一技术仍存在诸多瓶颈:缺乏特异性种子细胞、去细胞支架的微环境调控不足,以及如何实现高效的再细胞化过程等,均亟待更深入的研究与创新方案。

为突破上述难题,陆军军医大学的研究团队聚焦于新型种子细胞的挖掘与支架系统的优化,开展了一系列富有创新性的研究。他们的成果发表在《Biomaterials Advances》,为生物肝工程领域带来了重要的进展。

研究中,团队采用的关键技术方法包括:首先,从骨髓间充质干细胞(Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells, BMMSCs)中分离出表达神经胶质抗原 2 的新型细胞亚群 NG2/BMMSCs;其次,通过对小鼠进行 30-45% 部分肝切除后,利用灌注系统制备部分肝去细胞支架(regenerative Decellularized Liver Scaffold, rDLS),该支架相较于全肝去细胞支架(nDLS)保留了更优的微血管网络和天然再生微环境;最后,将 NG2/BMMSCs 与肝干细胞(MLpvNG2 和 ratOv 细胞)在 3D 生物反应器类似系统中,使用三种不同条件培养基(CM1-CM3)进行培养,构建再细胞化生物肝。实验所用动物均来自陆军军医大学动物中心,且实验方案经该校动物实验委员会批准。

研究结果


体外实验:rDLS 与 NG2/BMMSCs 的协同优势


通过体外实验发现,rDLS 相较于 nDLS,因其保留的 “活性细胞外基质(ECM)” 微环境,显著提升了与 NG2/BMMSCs 的相容性。在接种肝干细胞前,NG2/BMMSCs 在 rDLS 上能够更有效地重建肝内皮、肝窦和胆管树等主要结构。进一步利用三种条件培养基进行不同培养时长的诱导后,NG2/BMMSCs 衬里的 rDLS 成功支持了功能性生物肝的构建,展现出良好的血管化和细胞功能表达。

体内实验:生物肝移植延长肝切除猪存活时间


在体内研究中,研究团队对受体猪实施约 90% 肝切除手术,并将构建的生物肝移植至受体猪体内。与仅接受肝切除的对照组相比,接受生物肝移植的受体猪存活时间显著延长,初步验证了该生物肝在体内的功能有效性和潜在治疗价值。

研究结论与意义


本研究首次将 NG2/BMMSCs 这一新型肝外窦前祖细胞与 rDLS 相结合,成功构建了可移植的生物肝。实验证明,rDLS 的 “活性 ECM” 微环境能够有效促进种子细胞的再细胞化和功能表达,而 NG2/BMMSCs 在分化为肝窦内皮细胞(Liver Sinusoidal Endothelial Cells, LSECs)和胆管细胞方面展现出独特优势。体内移植实验的积极结果,为解决肝移植供体短缺问题提供了全新的技术路径,有望成为肝衰竭治疗的潜在新方案。

值得关注的是,研究中对猪源 rDLS 在异种宿主中的免疫反应和病毒传播问题的探索,为未来该技术向临床转化奠定了重要基础。尽管生物肝工程仍面临诸多挑战,如规模化生产、长期安全性评估等,但此项研究通过创新的种子细胞筛选和支架优化策略,显著推动了该领域的发展,为终末期肝病的治疗带来了新的曙光。

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