2D-3D维度过渡策略促进间充质干细胞肝分化并揭示Piezo1/p300/H3K56ac表观遗传调控机制

《Stem Cell Research & Therapy》：A 2D?3D culture transition enhances hepatic maturation of human mesenchymal stem cell-derived hepatocyte-like cells

　　

摘要

背景

由间充质干细胞（MSCs）衍生的肝细胞样细胞（HLCs）在药物筛选和再生治疗方面具有广阔前景，但其临床应用受到功能不成熟的限制。本研究旨在设计并评估一种新的肝脏分化策略，以解决这一局限，并增强HLCs在临床前药物开发和肝脏疾病细胞治疗中的应用。

方法

我们开发了一种维度过渡策略，将人MSCs（hMSCs）从2D单层分化转变为3D球体培养（称为2D-3D过渡），以促进hMSCs的肝脏分化。对分化HLCs的表型和功能进行表征，以评估hMSCs肝脏分化的效率。将维度过渡后的HLCs封装于Pluronic F-127水凝胶中，移植至急性肝衰竭（ALF）小鼠体内以评估治疗效果。促进hMSCs肝脏分化的机制重点研究了机械敏感受体Piezo1及其下游表观遗传调控信号。

结果

该方法显著增强了HLCs与肝脏成熟相关的表型，表现为胎儿肝细胞标志物——甲胎蛋白（AFP）的表达和分泌显著降低。转录谱分析结果显示，2D-3D HLCs与原发性人肝细胞（PHHs）之间存在转录组学相似性。此外，2D-3D HLCs表现出与肝细胞相当的药物敏感性谱，且CYP3A4 mRNA表达和酶活性显著上调。在ALF模型中，移植2D-3D HLCs显著提高了生存率并减轻了肝损伤。从机制上讲，2D-3D过渡与Piezo1相关的p300/H3K56ac信号通路的参与有关。

结论

本研究不仅提出了一种生成具有增强肝脏成熟相关表型的HLCs的新策略，还为高效生成HLCs以及对hMSCs肝脏分化的深入理解提供了潜力，为未来的治疗探索奠定了基础。