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2020-07-08 作者:记者 杨频萍 来源:交汇点

让脾脏“长成”肝脏,器官移植有了全新替代方案

交汇点讯器官移植治疗的供体器官短缺问题是一个全球性的挑战。我国每年有30万人等待器官移植,在世界范围内,近千万人在等待中企盼新生的希望。

记者了解到,南京大学的一项前沿研究为器官移植提供了一项可能的替代方案。南大生命科学学院、医药生物技术国家重点实验室张峻峰教授、董磊教授与澳门大学王春明教授联合研究团队尝试用一种器官向另一种器官“转化”的技术策略,在体内将脾脏转化为有功能的肝脏,这项突破性的研究成果近日发表在《科学进展》上。

一个有趣的小手术开启脾脏体内“大改造”

从器官移植到器官再造,这个想法其实从上个世纪80年代末的组织工程技术就开始萌芽。论文通讯作者、南大生命科学学院教授董磊说,组织工程技术是试图在体外“培养”一个新器官,“通俗地说,现有的组织工程技术,一般是在支架材料上种上种子细胞,再给予特定的培养条件,让种子细胞在体外发育成一个有功能的组织或器官,再移植入病人体内发挥功能。”

但至今为止,这种技术在再生结构复杂的大型器官方面始终未能获得实质性突破。“目前比较成功的是结构简单、缺少血管的组织,比如软骨。”董磊科普道,“而像肝脏、肾脏这样的大型功能器官不仅细胞复杂,且具有丰富和精密的血管网络,以现行的组织工程技术策略,无法实现大尺度的血管网络的再生重建,也很难建立与人体循环系统的连接。而缺乏血管网络的支持,大型器官的再生是很难实现的。”

在此项最新研究中,科学家另辟蹊径,突破了组织工程的常规路径,在活体动物体内对现有的器官脾脏进行改造。经过改造后,脾脏转变成了一个具备基本肝脏功能的新器官。

这一改造过程中,研究者很重要的一个工作是将脾脏原有的结构、尤其是细胞外基质进行了大幅度的“改造”。“脾脏主要由淋巴细胞构成,肝脏主要由肝细胞构成,淋巴细胞和肝细胞是截然不同的两类细胞,对生长环境中的细胞外基质的组分和浓度要求存在很大差异。在天然情况下,肝细胞基本无法在脾脏中生长,在脾脏中直接植入肝细胞,肝细胞会跑掉。”董磊告诉记者,团队首先发展了一个很有趣的小手术,可以将从小鼠脾脏从深腹部移位到皮下,这为后续的脾脏改造和观察提供了很大的便利。接下来,研究人员通过对脾脏反复注射活性生物制剂,改变了脾脏的基质环境,最终,通过注射不同来源的肝细胞,实现了脾脏向肝脏的“转化”。

研究小组发现,转化后的“类肝脾脏”这一全新的器官在小鼠体内发挥着肝脏的基本功能,甚至能够支持90%的原始肝脏被切除后的小鼠实现100%存活。

转化后的脾脏与正常脾脏的组织学分析和外观照片(左:转化后的脾脏;右:正常脾脏)转化后的脾脏与正常脾脏的组织学分析和外观照片(左:转化后的脾脏;右:正常脾脏)

脾脏自身细胞可“变身”,器官转换未来可期

在现有的器官中,为何会选中脾脏作为转化对象?董磊告诉记者,对于人体来说,脾脏相对来说并没有那么重要。脾脏的主要功能,例如淋巴器官的功能和血液过滤的功能很大程度上可以被淋巴结和肝肾代偿。“流行病学调查结果显示,脾脏受损摘除后,绝大部分人的健康情况和寿命保持正常。”

还有一个更重要的原因是,在活体内进行现有器官向肝脏的改造,器官在循环系统的位置和器官自身的大小至关重要。“脾脏和肝脏的循环系统有一部分是共享的,这一点在转化后的脾脏发挥正常肝脏功能过程中非常关键,同时其体积和输送的组织结构,也让脾脏能够支持足够多数量的肝细胞存活生长和发挥功能。”

发表以来,这项研究迅速引起了国内外的广泛关注。很多人非常感兴趣的是,人体在胚胎时期,是由完全相同细胞分化后形成组织,再由组织进一步形成器官。这项研究让我们不禁畅想,未来我们有没有可能更多看到组织或器官转化的可能性?

对此,董磊表示,团队目前还在进行进一步的研究,“比如我们正在尝试不用移植其他个体的肝细胞,而是直接用脾脏自身的细胞,通过重新‘编程’的方法,让它‘变身’为肝细胞来正常‘工作’。”

南京大学研究团队(左)和澳门大学研究团队(右)南京大学研究团队(左)和澳门大学研究团队(右)

在美国科学促进会全球科学新闻服务平台上的一篇文章中,再生医学专家、中国工程院院士李校堃教授对该研究给予高度评价,称其为“实现肝脏再生的独特策略、移植细胞功能的可靠发现以及转化医学的巨大潜力”。同时,李校堃院士还建议今后在大型动物身上开展工作,对其临床应用的有效性和安全性进行综合评价。

无论如何,这项研究提出的将自身的一个器官改造成另一个器官的新策略,可望在器官移植和现有组织工程技术之外提供一个新的解决方案,“最近一些研究团队和机构发展了大量制备功能肝细胞的新技术,如果与我们的技术结合,植入经过系统改造后的脾脏,并能通过安全性和有效性的严重,则实现临床转化的未来是可期的。”董磊表示。