大致来说，我们把细胞放在一个特定的空间里，通过细胞之间的通讯，形成特定的器官――移植后的细胞或自行组装，最终生成有功能的器官。

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“肝芽”或许能帮助那些等待肝脏移植的病人

“肝芽”移植

　　不久前，研究人员发现，把由人类干细胞生成的“肝芽”移植到小鼠体内，能恢复小鼠的肝脏功能。尽管只是初步结果，却很有可能给再生医学领域带来创新，尤其对于每年数千名等待肝脏移植的病人来说，意义重大。
　　《自然》杂志不久前报道，一种大约直径4毫米的“肝芽”能避免肝功能衰竭的小鼠死亡――分泌肝脏特异蛋白、产生人体特异代谢物――“接手”肝脏的工作。也许最值得期待的是，移植后的肝芽很快与附近的血管连接，获得受体血液系统的支持而得以持续生长。
　　纽约西奈山医院从事肝脏发育和再生研究的瓦莱莉·G·埃文斯（Valerie G.Evans）认为：“这是非常新颖的事物。”因为“肝芽”得到受体血液系统的支持，移植的细胞得以扩增并行使肝脏的功能。她表示，尽管如此，接受了“肝芽”移植的动物还需要进行至少几个月的观察，确定细胞是否退化或形成肿瘤。
　　用于移植的人类肝脏数量奇缺。2011年，美国进行了5 805例成人肝脏移植手术。而就在同一年，有2 938名患者因为没有等待到合适的肝脏而死去、或者奄奄一息。
　　然而，尝试在实验室里创造人体器官一直是具有挑战性的。日本横滨市立大学的干细胞科学家武部贵则是这一研究的领导者之一，他相信这是人类第一次利用诱导多能干细胞把成熟的皮肤细胞重编程逆转到胚胎样状态，进而构建非中空器官。
　　武部贵则表示，测试“肝芽”是否真的能帮助患者还需很长一段时间的观察。除了长期的动物实验之外，目前还不能制造出足够数量的“肝芽”用于人类移植。
　　现在，武部贵则的实验是通过外科手术把“肝芽”移植到脑部或腹腔。将来，他希望把“肝芽”做得足够小，可以通过静脉注射植入小鼠体内，最终实现人体移植，包括希望把“肝芽”移植到肝脏中以形成胆管。胆管在消化过程中很重要，但目前还没有在实验中观察到。

自组织结构

　　“肝芽”的构建过程使用了三种人体细胞。首先，把诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells）分化成表达肝脏基因的早期肝细胞，然后加入从脐带血中提取的血管内皮细胞（用于构建血管）和形成骨骼、软骨和脂肪的间充质干细胞。这些细胞自行组装，逐渐长成球状的细胞簇，就如同肝脏在人类胚胎中的最初期发育一样。
　　“这是发育生物学的新纪元，”费城宾夕法尼亚大学从事再生医学和肝脏发育研究的肯尼斯·扎雷特(Kenneth Zaret)说，“通过重建那些已知的、自然情况下肝脏发育中的重要细胞的相互作用，科学家们得到了强大、成熟的组织。”
　　武部贵则说该项目始于一个意想不到的现象。为了找到使肝脏组织血管化的方法，他尝试把多种细胞联合培养，并由此注意到它们形成的三维结构。从此，制造“肝芽”的过程就是几百次调整参数的尝试，如细胞成熟度和不同细胞的比率。
　　这一手段是介于目前再生医学领域中常用的两种策略之间。简单来说，针对膀胱和气管等中空的器官，研究人员会采用支架填充细胞的方法，将整个人造器官移植到患者体内。而对于其他器官的移植研究，他们也进行了功能细胞的纯培养实验，希望能将这些细胞注入患者体内，与后者需要修复的器官融合并自行生长。埃文斯说，即使细胞在实验室中生长良好，但在植入过程或会对其造成伤害，影响细胞功能。
　　扎雷特认为，“肝芽”的成功对中间手段是一种鼓励。“大致来说，我们把细胞放在特定空间里，通过细胞之间的通讯，最终形成器官。”
　　来自于干细胞的自组织结构在其他器官系统中已被观察到，如视杯――眼结构发育的早期阶段。从单一的人类干细胞发育而来的“迷你消化道”也已在培养基中生长。
　　武部贵则坚信，自组织方法可能也适用于别的器官，比如肺、胰腺或肾脏。

资料来源Nature

责任编辑 则 鸣