J Hepatol丨謝欣團隊發(fā)現(xiàn)細胞因子IL-22支持小鼠和人肝細胞體外長期擴增

肝細胞在臨床治療和藥物研發(fā)中具有重要的應用價值 。 然而，原代肝細胞來源 有限 ，且 難以在 體外擴增，這一直是制約其廣泛應用的關(guān)鍵瓶頸。近期雖有研究 發(fā)現(xiàn) 利用小分子化合物、細胞因子等策略 可以 實現(xiàn)肝細胞 的 體外擴增 ， 但現(xiàn)有培養(yǎng)體系仍較為復雜，長期培養(yǎng)的肝細胞往往功能衰退。鑒于 肝細胞 重要的應用價值 ， 開發(fā)簡便、高效的肝細胞體外擴增策略 具有重要意義。

中國科學院上海藥物研究所謝欣研究員團隊長期致力于肝細胞體外擴增 的 研究 。 該團隊于 2022 年 報道了包含 IL - 6 的培養(yǎng)條件可以支持小鼠原代肝細胞體外 大量 擴增和功能維持。 近日，該團隊進一步發(fā)現(xiàn)，細胞因子IL-22可支持小鼠和人原代肝細胞的體外大量擴增和功能維持。研究成果題為IL-22 supportslong-termexpansionofmouseandhuman hepatocytes發(fā)表于Journal of Hepatology期刊上。

在此項研究中，研究人員首先從 發(fā)現(xiàn) 體內(nèi)調(diào)節(jié) 肝再生的 細胞 因子 出發(fā)，發(fā)現(xiàn)在肝切除再生和肝細胞移植模型中，細胞因子 IL - 22 的表達 均 顯著上調(diào)。將 IL - 22 添加到小鼠原代肝細胞的培養(yǎng) 體系中 ，小鼠肝細胞可穩(wěn)定擴增超過 30 代。通過實驗及估算， 小鼠 肝細胞在 150 天內(nèi)擴增超 103? 倍。肝細胞 在 增殖 過程中會去分化為肝祖細胞 （ IL - 22 induced hepatocyte progenitor cells, IL - 22 -iHPCs ） ，并且 IL - 22 -iHPCs 可 再分化為成熟的肝細胞（ I L - 22 induced mature hepatocytes, IL - 22 -iMHs ） 。為驗證擴增后的肝細胞的 功能 ，研究團隊將擴增 30 代后的 IL - 22 -iMHs 移植到酪氨酸血癥模型 小 鼠（ Fah -/- 小鼠）肝臟中， 結(jié)果表明 IL - 22-iMHs 能顯著提高 Fah ?/? 小鼠存活率， 并在移植 60 天后重建 Fah -/- 小鼠 ~ 90% 的肝臟 。 機制研究 表明 ， IL - 22 主要 通過激活 Stat3 信號通路和 其 下游關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子 Bhlha15 和 Arntl2 誘導肝細胞 去分化和 增殖。 敲除 Stat3 基因后， IL - 22 的促增殖作用 幾乎 被完全阻斷 。在肝細胞中 特異性 表達 轉(zhuǎn)錄因子 Bhlha15 和 Arntl2 ， 則 可在不依賴 IL - 22 條件下誘導肝細胞長期增殖 。

進一步的研究發(fā)現(xiàn)， 包含 IL - 22 的培養(yǎng)體系同樣能 誘導 人原代肝細胞去分化 為 可增殖的 肝祖細胞 （ IL - 22 induced human hepatocyte progenitor cells ， IL - 22 - h iHPCs ） 。 單克隆增殖實驗表明 ， 單個 IL - 22 - h iHPC 可在 7 天內(nèi)增殖至 超過 600 個細胞 。 IL - 22-hiHPC 可 連續(xù) 傳代 5 次 左右 ，在約 30 天內(nèi) ， 細胞 數(shù)目 累計擴增 103 至 10? 倍 （ 根據(jù)供體不同 ）。 來自兩位年齡小于 30 歲的年輕供體的肝細胞表現(xiàn)出 更強 的 增殖 能力，在 30 天內(nèi)擴增 超過 6×10? 倍 。 IL - 22 - h iHPC s 可分化為成熟的肝細胞（ IL - 22 induced human mature hepatocytes, IL - 22 - h iMHs ），高表達 AAT 、 CYP7A1 等肝細胞標志 蛋白 。將 IL - 22-hiMHs 移植至免疫缺陷型 Fah -/- 小鼠（ NPG- Fah -/- 小鼠 ） 肝臟 后， IL - 22-hiMHs 能顯著提高 NPG- Fah -/- 小鼠的 存活 率， 并 在移植 60 天后重建 NPG- Fah -/- 小鼠 30 % 以上的 肝臟 。

綜上， 本 研究建立了 基于細胞因子 IL - 22 擴增 小鼠和人肝細胞 的新方法 。同時闡明了 “ IL - 22 - Stat3 - Bhlha15/Arntl2 ”信號軸 調(diào)控肝細胞去分化和增殖的分子機制。相較于以往復雜的培養(yǎng)方案， IL - 22 體系成分明確、操作簡便、 為 大量利用肝細胞進行的 藥物研發(fā) 和 臨床治療奠定了基礎。

文章摘要

中國科學院 上 海藥物研究所 謝欣研究員 和 郭任副研究員為該 論文 的共同通訊作者，國科大杭州高等研究院博士后李冰和郭任副研究員為本文的并列第一作者。本研究得到上海藥物研究所趙東昕研究員及同濟大學醫(yī)學院楊浦醫(yī)院臨床研究與轉(zhuǎn)化醫(yī)學中心孫斌 博士和 湯二將醫(yī)生的幫助。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168827826000565?via%3Dihub

制版人：十一

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