Gut：无需器官移植，直接在体内将脾脏重编程为功能正常的“肝脏”

肝脏（liver），是脊椎动物体内的重要代谢器官，并在身体里面充分发挥着解毒、去氧化、储存肝糖原、合成分泌性蛋白质等关键性功能。因此，肝脏功能失调会导致诸多不良反应和疾病。

在现代社会，熬夜、失眠、焦虑、饮酒、饮食不规律等现象愈发普遍，患有肝脏疾病的人也越来越多，其中肝癌更是让人闻之色变。据世界卫生组织癌症研究署（IARC）发布的2020年全球最新癌症负担数据。 2020年全世界新增肝癌病例91万例，其中中国为41万例，占全世界的45%，是肝癌第一大国。

原位肝移植是治疗终末期肝疾病最有效的手段。但是，肝供体器官和细胞严重短缺是一项全球性的医学难题。组织工程已经构建出有功能的结构简单有组织或器官。然而，现有的组织工程技术无法重建肝脏发挥功能所需的丰富的血管网络。相比于“工程化”的建立结构复杂的肝组织器官， “器官转化”是一个新的思路：将体内现有的、不需要的、血管丰富的器官（脾脏）转化为一个更重要的器官（肝脏） 。

2022年1月7日，南京大学生命科学学院、医药生物技术国家重点实验室董磊教授团队等在 Gut 上在线发表了题为：Reprogramming the Spleen into a Functioning "Liver" in vivo 的原创研究论文。

该研究采用材料诱导组织重构和直接重编程技术将脾脏成纤维细胞原位重编程为肝细胞，真正意义上让脾脏长出自己的肝组织，实现脾脏向肝脏的功能转化。

南京大学董磊教授、张峻峰教授和澳门大学王春明教授是该论文的共同通讯作者。南京大学生命科学学院刘春艳和王琳涛博士为文章的共同第一作者。

在2020年6月，董磊、张峻峰及王春明等在 Science Advances 期刊上发表论文， 在活小鼠身上把脾脏改造成具有典型肝脏功能的器官 。

他们将一种预先选择的组织提取物注射到小鼠脾脏中，这种提取物表现出较低的免疫反应，并产生更多细胞生长所需的细胞外基质。紧接着，将小鼠、大鼠和人类的肝细胞移植到这只小鼠的脾脏中，这些细胞能在免疫排斥中存活，还生长成类似肝脏的结构，而且在小鼠体内发挥着肝脏的功能。这一由脾脏转化而来的类肝脏器官可以在90%的肝脏被切除后拯救小鼠。

董磊教授对《生物世界》表示， 团队发表在 Science Advances 的研究，是将肝细胞移植到脾脏，解决了再生肝脏长大、整合和功能化问题，但尚未解决免疫排斥和种子细胞来源这些组织再生的固有问题。而发表在 Gut 的这项最新研究，则是采用了重编程技术，在体内将自体脾脏成纤维细胞直接变成肝细胞，理论上就消除了免疫排斥和细胞供体等问题，是真正意义上让脾脏长出自己的肝组织。

在这项最新研究中，研究团队首先将脾脏从腹腔移位到皮下，方便对脾脏的连续注射和观察，再对脾脏注射SiO2纳米颗粒，促进脾脏内成纤维细胞的增殖，为后续的重编程和肝再生奠定基础。

接下来，研究团队使用慢病毒作为递送载体，让脾脏细胞过表达 肝脏特异性转录因子 （Foxa3、Gata4和Hnf1a），让脾脏成纤维细胞原位转分化为有功能的肝细胞。

最后，通过对脾脏输送肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和过表达表皮生长因子（EGF）和肝细胞生长因子（HGF）的慢病毒，进一步促进脾内转分化肝细胞的增殖。转化后的脾脏内肝细胞（iHeps）的数量达到了8×10E6个，而且能够稳定存在长达6个月的时间，并具有典型的肝脏生理功能。

更为重要地是， 在90%肝切除诱导的急性肝衰竭实验中，成功构建转化脾的小鼠存活率为50%，而未改造的小鼠全部死亡，说明转化脾能够代偿肝脏发挥功能。

该项研究不同于现有的全器官移植、组织工程或细胞移植等肝再生手段， 无需引入外源的肝细胞或组织，成功地在体内构建了有功能的大型肝组织，避免了细胞移植面临的供体细胞短缺和免疫排斥的问题，为大型组织的功能性重建和终末期肝疾病治理提供了全新的解决策略。

最后，董磊教授表示，团队围绕脾脏基质改造和原位组织再生，开发了一系列生物学和材料学技术，开展了多种方法和多种组织的探索，目前发表的是这系列研究的一部分，未来还将有新的发现汇报。这一系列研究得到国家自然科学基金和澳门科学技术发展基金联合科研项目（内地方：董磊、澳门方：王春明）的资助。

1.https://gut.bmj.com/content/early/2022/01/06/gutjnl-2021-325018

2.https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aaz9974

来源 | 生物世界

整理 | Swagpp