通過定向內胚層的高效分化提高多能干細胞體外生成肝細胞樣細胞的效率

閆煜聰，楊淑春，賈玉艷，黃 粵

中國醫學科學院基礎醫學研究所 北京協和醫學院基礎學院 醫學遺傳學系醫學分子生物學國家重點實驗室，北京 100005

肝臟對維持機體內環境的穩態尤為重要[1]。肝臟相關的疾病也成為全球主要致死因素之一[2]。目前,肝移植是終末期肝病的唯一治療手段[3]。然而,可供移植的肝臟數量緊缺,此外原代肝細胞在體外也難以大量擴增培養[4],所以仍需發掘新的肝細胞來源以及體外穩定培養肝細胞的方法來滿足臨床肝臟疾病治療的需要。

多能干細胞(pluripotent stem cells, PSCs)包含胚胎干細胞(embryonic stem cells, ESCs)和誘導多能干細胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs),在體外能無限擴增且具有分化形成所有類型成體細胞的潛能,包括肝細胞[5]。目前,科學家們根據體內肝臟發育規律,利用各類培養基和細胞因子使PSCs逐級經歷定向內胚層、肝內胚層(hepatic endoderm, HE)、不成熟的肝細胞(immature hepatocyte, IH)和成熟肝細胞(mature hepatocyte, MH)4個階段,成功構建了PSCs誘導分化形成肝細胞樣細胞(hepatocyte-like cells, HLCs)的多種方法[6-8]。然而,不同分化方案中得到HLCs的效率不高,且HLCs的成熟度還未達到原代肝細胞的水平[9]。因此,仍需要對體外誘導形成HLCs的體系進行優化。

定向內胚層(definitive endoderm, DE)作為胚胎發育早期原腸胚形成的主要胚層之一,也是ESCs體外分化得到HLCs過程的中間狀態。然而,在現有的誘導分化方法中,經常觀察到:僅在培養基中添加激活素A(activin A),細胞在PSCs向DE誘導分化時會大量死亡,從而嚴重影響后續分化細胞的得率[10]。此外有研究指出,成纖維細胞因子2(fibroblast growth factor, FGF2)以及骨形態發生蛋白4(bone morphogenetic protein 4, BMP4)能抑制PSCs向DE分化過程中的細胞凋亡[11]。……