VEGFA纳米颗粒治疗肝脏脂肪变性与纤维化

撰文 | 十一月

肝脏通过肝细胞增殖而具有显著的再生能力。然而，在肝脏慢性损伤或者严重肝细胞死亡中，肝细胞增殖能力衰竭，肝脏再生能力严重受损。

近期，美国波士顿大学Valerie Gouon-Evans研究组在Cell Stem Cell上发表了文章VEGFA mRNA-LNP promotes biliary epithelial cell-to-hepatocyte conversion in acute and chronic liver diseases and reverses steatosis and fibrosis，发现血管内皮生长因子VEGFA可以在肝脏损伤过程加速胆管上皮细胞向肝细胞的转化，从而作为肝脏修复的治疗手段。

终末期肝病（End-stage liver disease，ESLD）相关死亡率是美国常见死亡原因，对于此情况肝脏移植是唯一的治疗方法，但这受到捐献者严重不足的挑战。有研究曾经发现从胆管上皮细胞中衍生肝细胞前体细胞的方法可能会成为潜在治疗手段。

为了对胆管上皮细胞驱动肝脏再生的机制进行研究，作者们首先使用了斑马鱼中肝细胞删除模型。作者们使用了转基因斑马鱼品系Tg（fabp10a：CFP-NTR）进行化学筛选，该品系在MTZ（Metronidazole）处理下会特异性删除所有NTR（Nitroreductase）表达的肝细胞【1】。通过该筛选，作者们曾经报道发现两个VEGFR抑制剂SU5416以及SU4312通过抑制VEGFR信号通路减少再生肝脏的体积，但是并不影响早期肝细胞的标记物表达，这说明胆管上皮细胞向肝脏前体细胞的去分化是正常的。进一步地，作者们想要检测胆管上皮细胞是否会分化为肝细胞，作者们使用了Notch报告因子Tp1标记胆管上皮细胞，发现在进行VEGFR抑制剂处理后会导致肝脏再生的缺陷。通过细胞计数，作者们发现VEGFR抑制会损害肝脏前体细胞向胆管上皮细胞以及向肝细胞的分化。

进一步地，作者们想知道过度激活VEGFR能否促进肝脏前体细胞向肝细胞的分化。为此，作者们使用了人类VEGFA过表达品系。作者们发现VEGFR过度激活足以驱动肝脏前体细胞向肝细胞分化。总而言之，斑马鱼中数据证明VEGFR信号途径在胆管上皮细胞驱动肝脏再生过程中非常关键。

接下来，作者们希望探讨VEGFR激活在临床方面的可能用处。为此，作者们使用慢性肝脏损伤模型对胆管上皮细胞去分化为肝细胞命运进行追踪。作者们使用乙硫氨基酪酸对胆碱缺乏饮食的小鼠进行处理，这会导致小鼠形成非非酒精性脂肪性肝炎肝病，出现包括脂肪变性、纤维化等特征。为了向小鼠中传递VEGFA、达到控制肝脏中瞬时表达VEGFA的含量从而更好临床转化，作者们将目光集中在了修饰核苷酸纳米颗粒这一递送方法。最近的研究证实了修饰核苷酸mRNA包装进入纳米颗粒进行递送的有效性，该纳米颗粒转化为蛋白质能够持续几天，从而有足够的时间对肝脏疾病进行恢复【2-3】。作者们发现通过注射VEGFA mRNA-LNP能够逆转慢性肝损伤中脂肪变性以及纤维化。之后，作者们在对乙酰氨基酚造成的急性肝脏损伤小鼠模型中也证实了VEGFA mRNA-LNP注射会促进胆管上皮细胞向肝细胞的转化。

为了理解VEGFA在小鼠肝脏再生中的作用，作者们鉴定表达VEGFA功能性受体KDR的肝脏细胞类型。作者们发现表达CD31标记物内皮细胞是主要表达KDR的肝脏细胞类型。在VEGFA mRNA-LNP注射后会诱导KDR表达的细胞产生肝细胞，从而促进肝脏功能的恢复。最后，作者们在终末期肝病病人样本中发现KDR表达的胆管上皮细胞会实现向肝细胞的转化。

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总的来说，作者们的工作发现斑马鱼、小鼠以及人类样本中，血管内皮生长因子VEGFA mRNA纳米颗粒递送可以作为促进胆管上皮细胞向肝细胞转化的治疗手段促进肝脏再生。这一发现将对终末期肝病的治疗提供新的治疗手段。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.10.008

制版人：十一

参考文献

1.  Choi, T.Y., Ninov, N., Stainier, D.Y., and Shin, D. (2014). Extensive conversion of hepatic biliary epithelial cells to hepatocytes after near total loss of hepatocytes in zebrafish. Gastroenterology 146, 776–788

2.  Everton, E., Rizvi, F., Smith, A.R., Beattie, M., Tam, Y., Pardi, N., Weissman, D., and Gouon-Evans, V. (2021). Transient yet robust expressionof proteins in themouse liver via intravenous injectionof lipidnanoparticle-encapsulated nucleoside-modified mRNA. Bio Protoc. 11, e4184.

3. Rizvi, F., Everton, E., Smith, A.R., Liu, H., Osota, E., Beattie, M., Tam, Y., Pardi, N., Weissman, D., and Gouon-Evans, V. (2021). Murine liver repair via transient activation of regenerative pathways in hepatocytes using lipid nanoparticle-complexed nucleoside-modified mRNA. Nat. Commun. 12, 613.

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