科研人員首次證明利用化學(xué)小分子調(diào)控細(xì)胞信號(hào)通路

北京大學(xué)鄧宏魁研究組、解放軍總醫(yī)院盧實(shí)春研究組以及復(fù)旦大學(xué)袁正宏研究組26日合作在《科學(xué)》(Science)雜志發(fā)表了題為《原代人肝臟細(xì)胞在體外的長(zhǎng)期功能性維持》的研究論文，首次證明利用化學(xué)小分子調(diào)控細(xì)胞信號(hào)通路，實(shí)現(xiàn)功能細(xì)胞在體外的長(zhǎng)期維持，并證實(shí)此肝細(xì)胞在體外支持乙型肝炎病毒(HBV)及丙型肝炎病毒(HCV)的長(zhǎng)期持續(xù)感染。這項(xiàng)研究為大量制備功能成熟細(xì)胞及其應(yīng)用提供了可能。

尋找有效的肝病治療方法對(duì)于全人類(lèi)，尤其對(duì)于中國(guó)顯得非常迫切。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球遭受肝臟疾病困擾的人口約10億，其中約4億來(lái)自中國(guó)。同時(shí)，我國(guó)約有1.2億人攜帶乙肝病毒，目前也還未找到有效的治愈方法。其中最重要的原因是，肝臟疾病的研究一直缺乏良好的體外模型，人肝原代細(xì)胞(PHHs)本應(yīng)是理想的模型，但由于缺乏適合的培養(yǎng)條件，其在體外培養(yǎng)過(guò)程中，很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)生形態(tài)和基因表達(dá)模式的變化，喪失肝細(xì)胞功能。

此外，缺乏適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件長(zhǎng)期維持細(xì)胞功能，使得體外制備的由干細(xì)胞誘導(dǎo)分化所獲得的功能細(xì)胞，很難獲得成熟的功能，這是再生醫(yī)學(xué)研究和應(yīng)用中長(zhǎng)期面臨的挑戰(zhàn)。在過(guò)去幾十年里，研究者嘗試改變培養(yǎng)材料，但始終未能建立一個(gè)簡(jiǎn)單、高效、穩(wěn)定的功能細(xì)胞體外培養(yǎng)體系。

為解決這一問(wèn)題，鄧宏魁研究組以體外培養(yǎng)過(guò)程中快速失去功能的人原代肝細(xì)胞為研究對(duì)象，篩選到5種化學(xué)小分子的組合(5 compounds，5C)，利用它們?cè)隗w外成功實(shí)現(xiàn)了肝細(xì)胞功能的長(zhǎng)期維持。在長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月以上的培養(yǎng)過(guò)程中，5C組合抑制了肝細(xì)胞的去分化，維持了細(xì)胞整體基因表達(dá)譜與體內(nèi)肝細(xì)胞的高度相似，并長(zhǎng)期維持了白蛋白分泌、尿素合成、藥物代謝等肝細(xì)胞的功能。

在鄧宏魁研究組新建立的5C培養(yǎng)體系中，體外培養(yǎng)的肝細(xì)胞能合成與體內(nèi)水平相似的藥物代謝酶，并具有長(zhǎng)期維持藥物代謝能力，極大拓展了其在藥物代謝、藥物相互作用和藥物毒性方面的應(yīng)用。與此同時(shí)，鄧宏魁研究組與袁正宏研究組合作，基于5C培養(yǎng)條件，成功建立了乙型肝炎病毒感染模型。這一模型的建立，對(duì)于乙肝病毒的深入研究與藥物研發(fā)具有重要意義。更值得注意的是，5C培養(yǎng)條件下的肝細(xì)胞支持乙肝病毒的高效感染，并能夠長(zhǎng)期產(chǎn)生cccDNA，可作為理想的藥物篩選模型，為治愈乙型肝炎帶來(lái)了希望。

中國(guó)工程院院士聞?dòng)衩分赋觯@種僅用5種化學(xué)小分子處理來(lái)體外長(zhǎng)期培養(yǎng)人肝原代細(xì)胞的方法易于實(shí)現(xiàn)，極適用于藥物的高通量篩選，為肝臟疾病的治療提供了更為簡(jiǎn)便的研究工具，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

據(jù)悉，北京大學(xué)鄧宏魁教授、解放軍總醫(yī)院盧實(shí)春教授以及復(fù)旦大學(xué)袁正宏教授為該論文的共同通訊作者，向晨罡博士、杜媛媛博士以及孟高帆博士為該論文的共同第一作者。本工作獲得了北大—清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等基金的大力支持。

作者：本報(bào)記者 晉浩天