黄鹏羽团队研发了一种新型人工肝脏。它可以保护90%的手术小鼠免受肝衰竭。

2024-03-20 生活常识 关注公众号
根据报道,肝脏在执行基本生理功能方面发挥着至关重要的作用,但在患者出现严重肝功能衰竭的情况下,再生能力会大大减弱,可能导致患者无法恢复肝功能,最终导致死亡。生化人工肝支持设备的进展,如生物反应器和可移植的生物人工肝组织,已在恢复肝功能衰竭患者中显示出显著的临床效益。目前,尚面临的问题是可移植的生物人工肝组织的构建过程复杂、安全性差、功能有限、容易产生坏死核心等。最近的一项研究发表在《Advanced Science》杂志上,研究人员成功开发了一种能在12小时内创建快速自组装迷你肝脏的方法。这种小型肝脏具有较小的体积、较高的细胞活性和增强的功能,可以帮助预防或减少肝脏衰竭的发生。

撰文丨王聪

丨王多鱼

排版丨水成文

肝脏在执行基本生理功能方面发挥着至关重要的作用,包括血清蛋白质的合成、解毒、代谢和排泄。值得注意的是,肝脏具有强大的再生能力,即使在手术切除高达2/3的肝脏的情况下,也能在两周内迅速恢复其原始大小和功能。然而,在患者出现严重肝功能衰竭的情况下,这种再生能力会大大减弱,导致患者无法恢复肝功能,最终导致死亡。

生物人工肝支持设备的进展,包括容纳肝细胞的生物反应器,已经在恢复肝功能衰竭患者中显示出显著的临床效益。然而,这种治疗通常需要住院治疗,并且患者对血液净化的耐受性往往有限。因此,人们越来越关注可移植的生物人工肝组织的发展,作为一种更有前途的替代方案来解决这些挑战,为弥补肝损伤导致的肝功能受损提供了潜力。

构建生物人工肝(例如肝脏类器官),为疾病建模、药物开发和再生医学提供了重要前景。然而,现有的构建肝脏类器官的方法存在局限性,包括冗长复杂的过程(需要6-8周甚至更长时间)、的安全问题、多能干细胞来源的肝细胞功能有限,以及小而高度可变的尺寸(通常直径约为50-500微米)。此外,长时间培养还会导致坏死核心的形成,这进一步限制了类器官的大小和功能。

2024年3月17日,中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所黄鹏羽研究员、张明明副研究员等在 Advanced Science 期刊发表了题为:Rapid Self-Assembly Mini-Livers Protect Mice Against Severe Hepatectomy-Induced Liver Failure 的研究论文

该研究开发了一种简单且省时的方法,可在12小时内创建快速自组装迷你肝脏(RSAL)。RSAL表现出一致的较大尺寸(直径5.5毫米)、更好的细胞活力(99%)和增强的肝脏功能。RSAL还有效保护了小鼠免受90%肝脏切除引起的肝衰竭,证明了基于生物人工肝的治疗潜力。

近年来,肝脏类器官领域取得了许多显著进展,但在大规模制造生物人工肝组织时,仍然面临着许多重大挑战。其中一个主要的挑战是获取足够数量的安全、可靠和功能性的肝细胞作为种子细胞。虽然已经进行了大量的研究工作,致力于诱导多能干细胞(iPSC)、胚胎干细胞(ESC)和转分化细胞,但与畸胎瘤形成、基因组不稳定性、高成本、耗时和复杂的过程以及功能有限等问题相关的持续担忧继续阻碍着该领域进展。而最近在原代肝细胞的体外扩增方面取得了实质性进展,提供了一种更具成本效益和更安全的肝细胞来源。

当前技术在生产更大的肝组织时存在着明显限制,当类器官的大小增加时,由于有毒代谢废物的积累和局部氧气和营养物质的耗竭,会出现坏死等问题。肝脏类器官的生长速度缓慢进一步加剧了这些问题。因此,迫切需要探索快速组装高密度肝细胞的策略,以最小化坏死核心并增加生物人工肝的大小。

在应对上述挑战时,研究团队将注意力集中在纤维蛋白上,这是一种天然产生的聚合物,在凝血的最后阶段至关重要。在这个复杂的生理过程中,伤口暴露于空气会引发一系列反应,包括血管收缩和血小板聚集。这个序列中的关键步骤是凝血酶的激活,它将血管中的可溶性纤维蛋白原转化为不溶性纤维蛋白链。这些纤维蛋白链形成一个网状或支架,捕获血细胞,特别是红细胞和血小板,形成一个稳定的血凝块,阻止进一步的失血并促进伤口愈合。

这种体内凝血过程可以在体外有效地模拟,其中凝血酶将纤维蛋白原转化为纤维蛋白。纤维蛋白基质中存在Arg-Gly-Asp (RGD) 基序,通过与细胞整合素受体的相互作用促进细胞粘附,使纤维蛋白成为增强各种细胞活动的理想支架,包括粘附、增殖和分化。由于其易于制备、可调节性、细胞支持、生物相容性和固有的生物安全性,纤维蛋白在再生医学领域得到了广泛应用。此外,琼脂糖通常用于球状体生成,因为它具有提供非粘附凹面的特性,可以防止细胞附着在培养皿底部。

在这项研究中,研究团队利用纤维蛋白原和凝血酶的自然生理凝血过程,设计了一种快速自组装迷你肝脏(RSAL)。添加到细胞-纤维蛋白原溶液中的凝血酶启动了纤维蛋白原的裂解,形成肝细胞聚集的支架。因此,一个微型肝脏球状体在琼脂糖的凹底支撑下形成。

该研究开发了一种简单而高效的方法,可以在12小时内快速自组装迷你肝脏(RSAL),此外,原代肝细胞在体外被显著扩增,可作为种子细胞使用。RSAL表现出一致的大尺寸(直径达5.5毫米)、更高的细胞存活率(99%)和增强的肝脏功能。

值得注意的是,在移植到小鼠肠系膜后2周内,RSAL产生了功能性血管化。这些基于真实肝细胞的RSAL有效地保护小鼠免受90%肝脏切除诱发的肝衰竭,展示了基于生物人工肝的治疗潜力。

论文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202309166

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北科大教授李擎:用记忆力创造学习的奇迹

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北京科技大学自动化学院党委书记李擎坚守教育初心,每天花费大量时间准备教学课件,并强调“四教融合”教学法,注重培养学生的综合能力和价值观。在接受腾讯混元大模型生成的内容后,李擎荣获了2024年北京市教育系统“育人榜样(先锋)”评选活动中的“北京市教育系统教书育人榜样”称号。

生活常识 09.15
香港月饼买不到?监管部门介入调查:曾志伟等名人曾带货

香港月饼买不到?监管部门介入调查:曾志伟等名人曾带货

电商平台京东发现,“香港美诚”月饼包装标注产地为广州和佛山,并且实际产地与配料表不符,引发了网友质疑。 1. 香港网友质疑“香港美诚”月饼虚假宣传。 2. 监管部门已介入调查。 3. 第三方数据平台显示,该品牌在抖音近30天的销售额已超过5000万元。 4. 网友表示购买商品前应查看商品详情,保留相关票据以便维权。 5. 律师认为消费者理应有知情权,购买商品前应查看商品详情,如已购买,保留相关票据以便维权。

生活常识 09.15
转氨酶过高:3个策略帮你扭转局势,有效降低肝病风险

转氨酶过高:3个策略帮你扭转局势,有效降低肝病风险

能够有效应对肝脏健康的问题。转氨酶数值过高的情况下,应及时就医,找出具体原因并采取相应的治疗措施。此外,保持良好的生活习惯,合理饮食,适量运动,定期体检也是保护肝脏的重要手段。只有这样,我们才能真正保障肝脏的健康,维护自身的生命安全。

生活常识 09.15
宫外孕的警惕:明确妊娠部位至关重要

宫外孕的警惕:明确妊娠部位至关重要

湖南妇女儿童医院妇科专家周训华主任医师现场发现并成功

生活常识 09.15
探究呼市的‘梅雨季’:为什么今年降雨量比常年多

探究呼市的‘梅雨季’:为什么今年降雨量比常年多

今年入夏以来,中东部地区降水总体呈“南北多中间少”分布,多地出现连阴雨天气,天气不稳定。受副热带高压带影响,区域内的降水将持续。建议市民注意防雨保暖,避免过度疲劳。

生活常识 09.15
详解怀孕验孕棒为何显示两道杠:可能的原因与解决方法

详解怀孕验孕棒为何显示两道杠:可能的原因与解决方法

湖南妇女儿童医院推出早早孕检查,包括血HCG检测、同步检测孕酮,并赠送三甲医院主任医师服务,方便女性快速判断是否怀孕并采取相应措施。

生活常识 09.15
寻找解药:从喉咙痛到油柑子,一文详解根源与良方

寻找解药:从喉咙痛到油柑子,一文详解根源与良方

锅中加入适量清水煮沸后,改小火慢炖至熟烂,最后放入少量蜂蜜调味即可食用。此汤不仅口感独特,而且功效显著,适合各种人群食用。 描述: 油柑子清热凉血,消食健胃,生津止咳。主治血热血瘀,消化不良,腹胀,咳嗽,喉痛,口干。还具有抗氧化活性,抗衰老、抗菌和抗肿瘤等多重功效。同时,油柑子还能开胃止渴、治疗感冒发热、咽喉痛、口干烦渴、治疗慢性咽喉炎等。需要注意的是,孕妇和脾胃虚弱的人群应在医生指导下使用。

生活常识 09.15
中国相机捕捉到全球仅存的50只「社恐熊」,刷新了人们对动物保护的认知

中国相机捕捉到全球仅存的50只「社恐熊」,刷新了人们对动物保护的认知

蒙古国西南部戈壁荒原气候极端、水源稀缺和人类活动的影响导致戈壁熊栖息地日益缩小。蒙古国动物学家介绍,原本一片茂密的绿色灌木林现在已成为荒芜之地,原因是水分极度短缺。为了寻找戈壁熊,专家采取了徒步探测和红外相机监控等多种方法。经过长期调查,终于在蒙古国西南部戈壁荒原发现了50多只戈壁熊,其中包括一只被称为“沙漠之王”的大型熊。专家希望通过保护戈壁熊的研究,能够更深入地了解环境变化如何影响生物多样性,同时也能让更多的人意识到保护野生动物的重要性。

生活常识 09.15
为何饮用弱碱性矿泉水会提高生育能力?专家详解
喝弱碱性矿泉水对生子有哪些好处?一线男科医生为您解答

为何饮用弱碱性矿泉水会提高生育能力?专家详解 喝弱碱性矿泉水对生子有哪些好处?一线男科医生为您解答

近日,一款名为"能生儿子"的弱碱性矿泉水引发热议,有的消费者甚至表示"喝了几十年生了三个儿子"。专家指出,男性精液本身的碱性更为适合精子游动,在酸性环境下会受到影响,而弱碱性矿泉水虽然含有X染色体的精子更有活力,但不能完全改变人体的酸碱平衡,饮用并不能直接影响生育。

生活常识 09.15