生物人工肝研究和应用进展

人工肝支持系统是用来为肝衰竭患者提供体外肝脏功能支持的技术方法.非生物人工肝在已经广泛应用肝衰竭患者的临床治疗,生物人工肝(BAL)以分离的哺乳动物肝细胞构成的生物反应器为解毒系统,可有效替代肝脏的解毒功能和合成功能,并可预防肝性脑病、肝昏迷和脑水肿.可作为肝移植前的过渡辅助,同时改善患者自身肝脏的功能以利于其功能的恢复.本文主要对生物人工肝的研究及应用进展进行综述.生物人工肝研究虽然取得了重大进展,但仍然面临寻找理想肝细胞来源,长期维持肝细胞的活性和功能,进一步优化反应器设计等问题.     

生物人工肝研究进展

将通过干细胞技术产生的功能肝细胞应用于人类肝脏疾病的治疗一直是近几年科学家们努力的方向。目前,除了肝移植以外,尚没有其他有效手段治疗肝衰竭等疾病。惠利健实验室在中科院"干细胞与再生医学研究"战略性科技先导专项的攻关项目"生物人工肝的研发"支持下,以研制新的生物人工肝种子细胞,搭建全新的生物人工肝反应器和支持系统为突破点,期望为肝衰竭患者提供短暂的肝功能支持,从而拯救肝衰竭患者的生命并为肝移植患者争取宝贵的时间。特对项目启动5年以来惠利健实验室所取得的主要研究成果进行综述。     

表达内皮抑素的rCHO细胞的微囊化培养

微囊化重组基因细胞移植治疗肿瘤是一种新兴的肿瘤基因治疗方法,如果将此技术应用到临床研究,就需要制备大量的细胞活性良好、重组蛋白表达量高的生物微胶囊。种子细胞是生物微胶囊治疗作用的执行者, 是构建微囊微反应器的基本元素。如何获得大量高活性的种子细胞已经成为规模化制备生物微胶囊所面临的最关键的限制因素。本实验考察了搅拌式生物反应器内扩增的重组CHO细胞进行包囊及微囊化细胞在生物反应器内规模化培养的可行性。实验结果显示:重组CHO细胞在生物反应器内可以快速生长,并且对数期细胞包囊,微囊化细胞活性良好。制备的微囊化细胞可以在生物反应器内培养,与培养板培养比较细胞生长较快、内皮抑素表达量较高。应用生物反应器培养技术能够在体外快速、大量扩增重组CHO细胞,满足微囊化细胞制备对种子细胞量与质的要求,微囊化细胞可以在生物反应器内培养。     

人工肝支持系统治疗重症肝炎并发症的预防及护理

目前临床上使用人工肝支持系统（ALSS）治疗重症肝炎、肝衰竭,为患者等待肝移植或通过肝细胞再生而自然恢复功能,争取时间、创造条件,同时也成为肝衰竭理想的辅助支持治疗手段。而ALSS治疗中并发症的预防是确保治疗顺利进行的重要环节。本文总结了2002年8月～2004年8月我科26例52例次的人工肝治疗中出现的并发症及处理。现报道如下。     

《细胞-干细胞》:科学家发现获取肝细胞新方法

<正>中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所惠利健研究组在最新的一项研究中发现,通过表达三个肝脏转录因子,可成功将人体皮肤细胞转变为肝细胞。这项获得人类肝细胞的方法,向最终实现肝细胞治疗、生物人工肝等领域前进了一大步。2月28日,《细胞-干细胞》在线发表了该成果。中国被称为"肝炎大国"。但肝脏供体的缺乏严重阻碍了肝脏移植治疗的应用。近年来新发展起来的肝细胞移植、生物人工肝等新型治疗手段也依然面临着肝细胞缺乏的问题。     

肝细胞永生化策略研究进展

正常体细胞在细胞分裂过程中由于无法维持端粒的长度和染色体的稳定而衰老、死亡。建立基因稳定、无致瘤性的永生化细胞是永生化研究的目的所在。利用Cre-loxP系统构建的可恢复性永生化细胞可用于以细胞为基础的临床治疗。分化良好并具有肝脏正常合成代谢功能的永生化肝细胞在生物医学研究,尤其是在肝细胞移植、生物人工肝支持治疗以及药理学和毒理学研究方面具有广泛的应用前景。     

终末期肝病细胞治疗供体细胞来源的研究进展

许多因素所致的肝脏疾病都有可能发展为终末期肝病,而终末期肝病目前唯一有效的治疗方法就是原位肝移植。然而,由于受供体肝脏短缺等因素的限制,细胞治疗方法一直被临床上所期待。近年来,基于谱系重编程的诱导型肝干细胞和诱导型肝实质细胞的技术体系的出现,为解决肝脏疾病细胞治疗中细胞来源匮乏的问题提供了新的思路,也加速了肝脏疾病细胞治疗研究向临床转化的进程。该文介绍了肝脏疾病细胞治疗研究中供体细胞来源的现状,并重点介绍了谱系重编程获取肝系细胞的研究进展。     

干细胞对肝脏疾病的治疗现状及前景

一、国内外干细胞研究与应用现状干细胞生物学兴起为包括终末期肝病在内的多种难治性人类疾病治疗带来新的希望。干细胞具有高度的自我更新及多向分化潜能。自我更新特性使得干细胞可以成为一个源源不竭的细胞库,克服了肝细胞增殖能力有限的问题;多向分化潜能赋予干细胞一定的可塑性,分化为具有功能的肝细胞。在体外,将干细胞诱导分化为肝细胞,可以解决生物人工肝种子细胞来源困难的问题。在体内,将干细胞经肝动静脉回输入肝脏,从一定程度上提高终末     

体外诱导骨髓间充质干细胞向肝细胞分化的研究

肝脏是体内最重要、最复杂的器官之一,是机体物质代谢的核心,具有生物分化和免疫等重要功能;同时,肝脏也是一个极易受损伤的器官,病毒、肿瘤等会导致肝脏功能的缺损甚至累及生命;而随着肝移植技术的发展,肝细胞移植有望成为治疗肝功能衰竭的一种新方法。干细胞是一类具有自我更新、增殖和分化能力,特别是具有向肝脏干细胞、肝细胞及血管内皮细胞分化潜能的一类细胞,因而干细胞有望成为肝组织工程新的种子细胞来源。因此,本文对骨髓间充质干细胞的分离、培养,定向诱导肝细胞的影响因素以及应用前景等几方面的内容进行了总结。     

肝干细胞分析研究进展

近年来干细胞研究成为生物医学领域研究的热点。肝干细胞是一种具有双向分化能力和自我更新能力的细胞,参与肝脏生长、发育与再生。肝干细胞分化的过程和机理较为复杂,利用肝干细胞进行细胞移植与生物人工肝治疗各种终末期肝病被认为是最有前途的方法之一。本文综述肝干细胞领域近年来研究进展。     

WAVETM生物反应器灌注培养生产种子细胞的开发和应用

近年来,国内中国仓鼠卵巢细胞(Chinese hamster ovary,CHO)生产罐的培养规模已达上千升,国外已达上万升,最终的生产罐前需要多级摇瓶、种子罐进行种子细胞扩增,扩增效率较低,严重影响了抗体、融合蛋白等生物制品的生产效率。文中利用WAVETM波浪式生物反应器,通过灌注培养的方法,成功地实现了种子细胞的高效扩增。WAVETM波浪式生物反应器灌注培养方法制备种子细胞,CHO细胞密度高达2.28×107cells/mL时仍处于指数生长期且细胞活力大于95%,以此细胞作为种子细胞,4×105cells/mL接种于另一个WAVETM生物反应器进行流加培养,最大活细胞密度仍可达1.73×107cells/mL。通过此种扩增方式,1台WAVETM20/50即可为1 000 L或2 000 L的生产罐提供种子细胞,种子细胞的扩增倍数(Split ratio)可以达到1∶50～1∶100倍,与传统不锈钢罐种子细胞扩增倍数1∶2～1∶10相比,可以显著减少2～3级种子罐,种子细胞的扩增时间减少7～9 d,极大地提高生产效率。     

编委推荐

<正>Cell |首创新药MKK4抑制剂可增强肝再生能力并预防肝衰竭尽管正常肝脏有巨大的再生潜力,因肝病死亡的病例却日益增长。急、慢性肝病以及扩大肝切除手术会改变肝脏的微环境,降低其再生能力,导致正常的肝细胞增殖无法补偿过度的肝细胞死亡,继而引发肝功能丧失及肝衰竭。由于缺乏恢复肝再生的手段,肝移植仍是目前治疗终末期肝病的唯一有效方法。     

骨髓干细胞移植治疗肝硬化的基础与临床研究现状

肝硬化是一种临床常见的肝病良性终末期表现。目前临床上尚缺乏有效的治疗措施。肝脏移植是最理想的治疗方法,但受供体肝脏来源限制,且费用昂贵。近年来开展的自体骨髓干细胞(BMSCs)移植治疗,为肝硬化的治疗带来了新的希望。BMSCs主要包括造型血干细胞和间充质干细胞,其具有可塑性,体外通过生长因子,体内利用特定微环境均可诱导BMSCs分化为肝前体细胞和成熟肝细胞,并明显改善肝功能。从动物实验到临床研究亦表明,BMSCs具有来源丰富、费用低廉、损伤小、自体移植不栓塞、无排斥反应等优点,为治疗肝病带来了新思路,有望成为生物人工肝的细胞来源。本文就BMSCs移植治疗肝硬化的研究现状,尤其是移植途径以及在肝脏内定居、迁移和分化机制的示踪观察方法和存在的问题作一综述,以期为从事肝病研究的同仁提供参考依据。通过对BMSCs移植从基础研究及临床应用的最新进展的描述,展示BMSCs在肝硬化治疗方面良好的治疗前景。     

机械搅拌式动物细胞反应器不同桨型组合的CFD数值模拟与优化

生物反应器已成为哺乳动物细胞生产治疗性抗体药物和疫苗的核心。文中采用CFD数值模拟方法对目前常用的机械搅拌式生物反应器在不同的搅拌形式下的流场进行了分析,获得了5种搅拌桨型组合条件下的速率矢量、持气率、含气率和剪切力分布的特征。通过构建的重组CHO细胞在不同搅拌形式条件下的流加分批培养发现,细胞密度和抗体表达水平与反应器内的最大剪切率直接相关,在FBMI3搅拌形式下细胞密度和抗体表达水平均最高。结果表明该CHO细胞在悬浮培养时对剪切环境比较敏感,且最大剪切力是工业规模放大的关键因素。     

肝脏细胞在生物活性物质代谢调控中的协作作用

肝实质细胞和非实质细胞是肝脏功能的物质和结构基础.肝实质细胞是肝脏的主要细胞类型之一,承担和执行肝脏代谢、信号转导、解毒和稳态调节等多种功能.而非实质细胞也必不可少,主要包括星型细胞、肝窦内皮细胞、枯否细胞、自然杀伤细胞和隐窝细胞等,具有物质和信号转运、吞噬、抗原提呈、免疫耐受等功能.目前,有关肝脏生理功能和病理机制的研究主要集中在组织、细胞和差异分子的水平,单细胞的生理和病理功能研究也越来越深入,而肝脏细胞协作的研究比较少,系统性总结也鲜有报道.本文从肝脏细胞相互协作的角度,对肝脏的生理功能及病理机制进行探讨,为全面了解肝细胞生理功能及肝脏疾病的致病机理提供参考.     

使用旋转式生物反应器体外扩增人表皮细胞

目的：使用Cytodex-3微载体和高截面纵横比的旋转式生物反应器容器作为培养系统大规模扩增人表皮细胞（hECs）。方法：使用中性蛋白酶和胰蛋白酶．EDTA两步骤法从人皮肤中分离出人表皮细胞,使用DIL标记细胞后结合微载体后在旋转式生物反应器（RCCS）中培养,细胞贴附微载体的生长状态使用倒置显微镜,扫描电镜观测。并且分析细胞群体倍增时间来比较微重力培养与平面培养的体外增殖能力差异。结果：在旋转式生物反应器的微重力培养体系中,人表皮细胞能快速贴附到微载体表面,在培养过程中达到很大的细胞密度,并且表现出很强的增殖能力和细胞活性。结论：使用旋转式生物反应器和微载体悬浮培养人表皮细胞,是大量制备皮肤组织工程种子细胞的一种有效方法。     

使用旋转式生物反应器体外扩增人表皮细胞

目的:使用Cytodex-3微载体和高截面纵横比的旋转式生物反应器容器作为培养系统大规模扩增人表皮细胞(hECs)。方法:使用中性蛋白酶和胰蛋白酶-EDTA两步骤法从人皮肤中分离出人表皮细胞,使用DIL标记细胞后结合微载体后在旋转式生物反应器(RCCS)中培养,细胞贴附微载体的生长状态使用倒置显微镜,扫描电镜观测。并且分析细胞群体倍增时间来比较微重力培养与平面培养的体外增殖能力差异。结果:在旋转式生物反应器的微重力培养体系中,人表皮细胞能快速贴附到微载体表面,在培养过程中达到很大的细胞密度,并且表现出很强的增殖能力和细胞活性。结论:使用旋转式生物反应器和微载体悬浮培养人表皮细胞,是大量制备皮肤组织工程种子细胞的一种有效方法。     

肝再生增强因子研究进展

肝再生增强因子是新近克隆的蛋白质因子,能特异地刺激肝源细胞的增殖,并对ＣＣl4所引起的急性肝衰竭有效治作用。本文综述了肝再生增强因子的发现、基因克隆及组织分布等。目前已开始了该因子的基因工程产品研制,它有望成为一种治疗肝病的新药。     

肝星形细胞在肝纤维化发生及治疗中的作用

肝纤维化是指在修复肝脏损害和炎症的过程中,肝脏细胞外基质过度增多和过度沉积的病理过程。目前认为,肝星形细胞在肝纤维化形成的过程中起着非常重要的作用。细胞外基质主要来自肝星形细胞,肝实质中降解细胞外基质的基质金属蛋白酶也来自肝星形细胞。肝星形细胞已成为肝纤维化治疗的新靶点。     

三维肝细胞模型及其在化学性肝损伤评价中的应用

肝脏是机体代谢外源性化学物的主要场所,也是化学物及其代谢产物毒作用的重要靶器官。为了更加快速、准确地对化学物引起的肝损伤进行评估,选择贴近人体的细胞模型和培养方法至关重要。近年来研究发展了多种人源体外肝细胞模型,其中新兴的三维(3D)肝细胞体外模型具有类似体内肝脏表型、代谢能力,并适于长期体外培养,为药物等化学物的肝毒性测试提供了有力的体外评价工具。本文主要介绍目前常用的肝细胞模型的特点,以及球体模型、生物反应器、3D打印和肝脏芯片等3D培养系统,概述了这些模型在化学性肝损伤评估中的应用进展。