国际著名学术期刊《自然》于2011年5月12日在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所惠利健研究员及其合作者的最新发现:他们在国际上首次成功将小鼠皮肤成纤维细胞直接转化为具有功能的肝脏细胞,为肝病治疗和药物研发开辟了新途径。
病毒性肝炎、肝硬化、肝癌等肝脏疾病严重威胁人类健康。我国罹患肝脏相关疾病的人口占总人口的10%,直接医疗费用高达数千亿元。肝脏移植是许多终末期肝病患者的最后希望,但异体移植面临供体严重不足和免疫排斥问题。科学家一直梦想利用患者自体细胞转化为肝脏细胞,以解决供体短缺和免疫排斥难题。
惠利健团队通过抑制细胞衰老相关基因(如p53),并转入三个转录因子(Hnf4α、Foxa1、Foxa2),成功将小鼠尾巴皮肤成纤维细胞直接转化为诱导肝细胞(iHep)。这些细胞在形态、基因表达谱和功能上均与原生肝细胞高度相似,具备糖原合成、脂质代谢、白蛋白分泌、药物代谢和解毒等核心功能。
在动物实验中,将iHep移植到肝功能衰竭的小鼠体内后,八周内近50%的小鼠存活,肝功能指标(如总胆红素、转氨酶)显著改善。相比之下,原代肝细胞移植的存活率接近100%,但iHep的成功率已证明其治疗潜力。
该研究为再生医学提供了新策略:直接重编程避免了诱导多能干细胞(iPS)技术中致癌基因的风险,且步骤更简洁。未来,优化转录因子组合和培养条件有望提高转化效率,推动临床前研究。此外,iHep可用于药物代谢和毒理研究,降低制药成本,并用于肝脏疾病机制研究。
《自然》杂志评审专家高度评价此项工作的开创性意义,认为其技术体系对同领域研究具有指导作用。该研究得到了国家科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的经费支持,第二军医大学细胞生物学教研室参与了部分工作。