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一个由生物工程人类肝脏组织组成的国际研究小组发现了一种以前不为人知的遗传分子串扰网络，它控制着器官的发育过程，这一发现不仅促进了人类多能干细胞健康的研究，还极大地推动了科学家们在提高人造肝脏组织可用性方面的努力。同时，由人类多能干细胞（hPSCs）产生的微型器官也正在开发，以发挥其研究和治疗肝病的潜力。 这个在显微镜下明亮的物体实际上是一个由科学家们培养的人类肝脏组织，这个小肝脏已经在光线不足的溶液中培养了3天，大约10毫米宽。 目前，治疗晚期肝病的唯一方法是肝移植，但是通过死亡供体获得的肝脏数量却极其有限。因此，再生医学的一个重要目标就是实现人体组织的自我再生。在此过程中，细胞会经历一系列精确定时和间隔的协调分子事件，以形成功能性的三维肝芽。因此，了解肝脏形成的胚胎内胚层发育分子—细胞串扰的准确细节和机制对于该技术的治疗潜力至关重要。 科学家们于6月14日在《自然》在线上撰文指出，他们的生物工程人类肝脏组织在临床试验前还需要进行更多的分子微调。这项研究主要由位于美国的辛辛那提儿童医院医学中心（美国胃肠病学、肝脏病学和营养学部门）的研究员Takanori Takebe和德国莱比锡的马克斯·普朗克进化人类学研究所的Barbara Treutlein博士领导。 Takeinc在辛辛那提儿童学院说：“生物工程的可移植肝脏和肝脏组织的再生能力对于需要创新治疗以挽救生命的肝脏疾病患者来说将是一个巨大的好消息。实验数据使我们对发展中的肝细胞之间的细胞间通讯有了一个最新的以及更加详细的了解，并且表明我们可以培育出与人类胎儿细胞非常接近的人类肝芽。 在当前的研究中，作者主要通过单细胞RNA测序（RNA-Seq）来监测单个细胞在三维微环境中组合时如何变化，也就是血管细胞、结缔组织细胞和肝细胞如何参与复杂的沟通。 使用单细胞RNA测序技术的主要优点是可以提供每种细胞类型的基因活性蓝图。研究人员归结于开发一个完整的活性转录因子蓝图（告诉其他基因如何处理的基因）以及不同细胞中的信号分子和受体在它们组合在一起形成肝组织之前和之后是如何活动的。作者表示，他们观察到在一个三维微环境中，基因分子的对话和细胞在一起发展的过程中发生了巨大的变化。 单细胞RNA测序还可以帮助研究人员将干细胞产生的工程化3D肝组织与天然存在的人类胎儿和成年肝细胞进行比较。结果显示，实验室生长的肝芽的遗传特征非常接近于自然人类肝细胞中发现的分子和遗传特征谱。 作者还特别强调了细胞产生的信号蛋白与促进血管形成的信号蛋白（VEGF）之间的分子串音，以及与VEGF沟通的蛋白质和受体，以帮助形成肝脏的血液供应（KDR）。目前的研究表明，VEGF和KDR之间的交流对于指导肝组织的发育和成熟至关重要。 研究人员表示，他们在小鼠肝细胞、自然人肝细胞和其生物工程化肝脏的发育过程中均发现了这种串扰。“我们的数据表明，在精巧的工程化解决方案中，不同类型细胞之间的对话可能会以模仿人类发展过程中细胞的互动方式来控制器官的发育。”马克斯·普朗克研究所的Treutlein博士说。 同时，研究人员也注意到，在生成的肝芽中，基因表达的确切位置和实际情形并没有完全匹配正常的人类肝细胞。这种自然和生物工程组织之间的剩余差距可能来自不同的发育线索，这是由于在培养皿中培养的细胞的独特微环境和在人或动物身上发育的细胞所引起的。“尽管如此，仍有很多人需要学习如何在培养皿中培育功能良好的人体肝组织，这是达成最终目标的关键一步。” 最后，作者写道，当前研究中揭示的新细胞和分子数据将会在未来被用来进一步改善肝芽组织，并且在人类胎儿发育过程中用于精确概括所有细胞类型的分化。 参考文献： J. Gray Camp, Keisuke Sekine, Tobias Gerber, Henry Loeffler-Wirth, Hans Binder, Malgorzata Gac, Sabina Kanton, Jorge Kageyama, Georg Damm, Daniel Seehofer, Lenka Belicova, Marc Bickle, Rico Barsacchi, Ryo Okuda, Emi Yoshizawa, Masaki Kimura, Hiroaki Ayabe, Hideki Taniguchi, Takanori Takebe, Barbara Treutlein. Multilineage communication regulates human liver bud development from pluripotency. Nature, 14 June 2017. 编译：李阳 、江培 编辑：李阳 、张纪腾 关注赛维坦，感受科技之光 |
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