肝脏是人体重要器官之一,而且与其他器官相比,肝脏显得有些“另类”,其“另类”之处就在于肝脏具有十分强大的自我再生修复能力。但对于肝脏的这种“神奇能力”,科学家们却知之甚少,尤其是对肝脏再生过程的了解,更是少之又少。
再生医学网获悉,近日,来自哈佛-麻省理工健康科学与技术学院的研究团队开发了一个新模型用来模拟人类肝脏再生的多个方面,并确定了一些发挥关键作用的分子。相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上。
在这项新研究中,通过回顾此前已发表的小鼠相关研究,研究人员对
肝损伤或疾病后激活的一些再生途径有了充分了解。其中一个关键因素是肝细胞和血管内皮细胞之间的相互作用:肝细胞产生有助于血管发育的因子,而内皮细胞产生有助于肝细胞增殖的生长因子。此外,还有另一个重要因素是血管中的流体流动。在小鼠中,血流量的增加可以刺激内皮细胞产生促进再生的信号。
为了建立所有这些相互作用的模型,该团队开发了一个称为结构血管化肝脏集合的微流控芯片平台(SHEAR),以模拟人类
肝脏再生的多个方面。SHEAR能够控制血流动力学变化以模拟肝损伤和再生过程中发生的变化,并支持生物化学输入的管理,例如细胞因子和与内皮细胞的旁分泌相互作用。
SHEAR的设计使生长因子等分子可以在血管和肝细胞之间流动,还允许研究人员轻松敲除特定细胞中的相关基因,以观察敲除后对整个系统的影响。
他们通过SHEAR分析发现,增加的液体流量本身并不会刺激肝细胞进入细胞分裂周期。然而,如果它们还传递炎症信号,如白细胞介素1β(IL1β),肝细胞就会开始进入细胞分裂周期。随后,研究人员测量在这一过程发挥作用的一系列因子。
根据早期的小鼠研究,一些因子是已知的,但还有一些是以前在人类细胞中从未见过的,其中包括一种名为前列腺素E2(PGE2)的分子。
研究人员在SHEAR中发现了高水平的
PGE2分子。此前有研究表明,该分子也参与斑马鱼的再生。通过敲除内皮细胞中负责PGE2生物合成的基因,研究人员证实这些细胞是PGE2的来源,PGE2诱导人原代肝细胞进入细胞周期。
总的来说,这项研究提供的数据强调了多细胞模型的重要性,该模型再现了高水平的组织功能,并表明SHEAR平台可以用于发现和验证促进人类肝脏再生的条件。
肝脏类疾病是临床医学最常见的疾病种类,据不完全统计,全球肝病患者已超过7亿。目前,临床医学对于严重肝病的治疗主要以器官移植为主。对此,
再生医学网表示,随着该项研究成果的问世,让科学家们对肝脏的自我再生过程有了全新认知,或将有助于肝脏器官移植的成熟发展。