工程化肝組織在動物體內按需可控生長

科技日報北京4月19日電 (記者張夢然)發表於最新《科學進展》的研究報告提出了一種有望革新肝臟疾病治療的突破性技術。由美國哈佛大學懷斯生物啓發工程研究所、波士頓大學及麻省理工學院共同開發的“BOOST”策略,成功在小鼠體內實現了工程化肝組織的按需、可控生長。這項技術爲未來開發智能的實體器官療法,應對供體器官嚴重短缺困境,奠定了關鍵基礎。

末期肝病患者常因肝臟損傷過重而無法修復,只能選擇肝移植,但需求遠大於供給。儘管科學家長期致力於在實驗室中構建完整的移植肝臟,但如何讓這些組織長到足夠大且具備功能,始終是巨大挑戰。

團隊的設想是先行植入一個微型肝臟雛形,再於植入後引導它在患者體內安全地生長壯大。此項名爲“通過合成生物學觸發的按需生物工程生長”(BOOST)的研究,正是該理念的實踐。

團隊確定了一組4種生長因子的組合,能有效誘導培養皿中的人原代肝細胞增殖。爲使這一過程在活體內安全、可控,團隊改造了成纖維細胞,使其能分別分泌這4種關鍵生長因子,同時讓肝細胞表達穩定。更重要的是,所有這些外源基因的表達都設計爲“誘導型”,即其開啓完全依賴於一種常見且安全的藥物——多西環素。一旦停止給藥,基因表達隨之關閉,生長信號即告中斷。

體外實驗證實,經過連續7天的多西環素刺激,這些微型肝組織體積顯著增大;撤去藥物後,細胞增殖便停止。隨後的小鼠體內實驗取得了更令人鼓舞的結果,團隊將工程化的微型肝組織植入健康小鼠體內,用多西環素誘導。7天后,植入組織中的工程化肝細胞數量增長了約5倍,並且組織內部實現了血管化,以滿足其生長帶來的代謝需求。整個過程小鼠耐受良好,未出現明顯的免疫排斥或腫瘤樣增生。

這一結果意義重大,BOOST策略首次在完全健康的宿主體內,實現了對植入肝組織生長的遠程、按需控制。同時,這種智能化“按需生長”的理念,對於同樣面臨規模化挑戰的心臟、胰腺等工程組織治療領域,也具有廣泛的啓發意義。

【總編輯圈點】

肝臟移植,是終末期肝病患者的最後一線希望。然而,由於全球範圍內肝源極度匱乏,無數患者被迫在漫長等待中錯失寶貴的生存機會。即便患者有幸接受肝臟移植手術,術後仍需長期服用抗排異藥物,並警惕感染、腫瘤復發等風險。最新研究成果改變策略,由“靜態”的肝臟移植轉變爲“動態”的肝臟按需、可控生長,同時避免了免疫排斥等副作用,爲肝臟乃至心臟、腎臟、胰腺等器官移植領域提供了新思路。期待該研究成果早日從小鼠實驗走向臨牀應用。



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