J Hepatol丨谢欣团队发现细胞因子IL-22支持小鼠和人肝细胞体外长期扩增

肝细胞在临床治疗和药物研发中具有重要的应用价值 。 然而，原代肝细胞来源 有限 ，且 难以在 体外扩增，这一直是制约其广泛应用的关键瓶颈。近期虽有研究 发现 利用小分子化合物、细胞因子等策略 可以 实现肝细胞 的 体外扩增 ， 但现有培养体系仍较为复杂，长期培养的肝细胞往往功能衰退。鉴于 肝细胞 重要的应用价值 ， 开发简便、高效的肝细胞体外扩增策略 具有重要意义。

中国科学院上海药物研究所谢欣研究员团队长期致力于肝细胞体外扩增 的 研究 。 该团队于 2022 年 报道了包含 IL - 6 的培养条件可以支持小鼠原代肝细胞体外 大量 扩增和功能维持。 近日，该团队进一步发现，细胞因子IL-22可支持小鼠和人原代肝细胞的体外大量扩增和功能维持。研究成果题为IL-22 supportslong-termexpansionofmouseandhuman hepatocytes发表于Journal of Hepatology期刊上。

在此项研究中，研究人员首先从 发现 体内调节 肝再生的 细胞 因子 出发，发现在肝切除再生和肝细胞移植模型中，细胞因子 IL - 22 的表达 均 显著上调。将 IL - 22 添加到小鼠原代肝细胞的培养 体系中 ，小鼠肝细胞可稳定扩增超过 30 代。通过实验及估算， 小鼠 肝细胞在 150 天内扩增超 10³⁰ 倍。肝细胞 在 增殖 过程中会去分化为肝祖细胞 （ IL - 22 induced hepatocyte progenitor cells, IL - 22 -iHPCs ） ，并且 IL - 22 -iHPCs 可 再分化为成熟的肝细胞（ I L - 22 induced mature hepatocytes, IL - 22 -iMHs ） 。为验证扩增后的肝细胞的 功能 ，研究团队将扩增 30 代后的 IL - 22 -iMHs 移植到酪氨酸血症模型 小 鼠（ Fah -/- 小鼠）肝脏中， 结果表明 IL - 22-iMHs 能显著提高 Fah ⁻/⁻ 小鼠存活率， 并在移植 60 天后重建 Fah -/- 小鼠 ~ 90% 的肝脏 。 机制研究 表明 ， IL - 22 主要 通过激活 Stat3 信号通路和 其 下游关键转录因子 Bhlha15 和 Arntl2 诱导肝细胞 去分化和 增殖。 敲除 Stat3 基因后， IL - 22 的促增殖作用 几乎 被完全阻断 。在肝细胞中 特异性 表达 转录因子 Bhlha15 和 Arntl2 ， 则 可在不依赖 IL - 22 条件下诱导肝细胞长期增殖 。

进一步的研究发现， 包含 IL - 22 的培养体系同样能 诱导 人原代肝细胞去分化 为 可增殖的 肝祖细胞 （ IL - 22 induced human hepatocyte progenitor cells ， IL - 22 - h iHPCs ） 。 单克隆增殖实验表明 ， 单个 IL - 22 - h iHPC 可在 7 天内增殖至 超过 600 个细胞 。 IL - 22-hiHPC 可 连续 传代 5 次 左右 ，在约 30 天内 ， 细胞 数目 累计扩增 10³ 至 10⁴ 倍 （ 根据供体不同 ）。 来自两位年龄小于 30 岁的年轻供体的肝细胞表现出 更强 的 增殖 能力，在 30 天内扩增 超过 6×10⁴ 倍 。 IL - 22 - h iHPC s 可分化为成熟的肝细胞（ IL - 22 induced human mature hepatocytes, IL - 22 - h iMHs ），高表达 AAT 、 CYP7A1 等肝细胞标志 蛋白 。将 IL - 22-hiMHs 移植至免疫缺陷型 Fah -/- 小鼠（ NPG- Fah -/- 小鼠 ） 肝脏 后， IL - 22-hiMHs 能显著提高 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 肝脏 。

综上， 本 研究建立了 基于细胞因子 IL - 22 扩增 小鼠和人肝细胞 的新方法 。同时阐明了 “ IL - 22 - Stat3 - Bhlha15/Arntl2 ”信号轴 调控肝细胞去分化和增殖的分子机制。相较于以往复杂的培养方案， IL - 22 体系成分明确、操作简便、 为 大量利用肝细胞进行的 药物研发 和 临床治疗奠定了基础。

文章摘要

中国科学院 上 海药物研究所 谢欣研究员 和 郭任副研究员为该 论文 的共同通讯作者，国科大杭州高等研究院博士后李冰和郭任副研究员为本文的并列第一作者。本研究得到上海药物研究所赵东昕研究员及同济大学医学院杨浦医院临床研究与转化医学中心孙斌 博士和 汤二将医生的帮助。

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

制版人：十一

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