Cell子刊综述：肝脏干细胞

作者：张馨予

　　生物通报道：肝脏是人体内具有独特再生能力，维持体内平衡的一个关键器官。成熟肝细胞具有明显的损伤修复功能，因此科学家们一直希望能了解这一过程中成体肝脏干细胞的作用。同时发育中肝脏的干细胞或者说祖细胞也是一个研究热点，解析这些具体的分子机制将有助于在细胞治疗和药物筛选过程中，体外生成功能性肝细胞。

来自日本东京大学的几位学者近期发表了题为“Stem/Progenitor Cells in Liver Development, Homeostasis, Regeneration, and Reprogramming”的综述，介绍了肝脏干细胞特征研究方面的进展，并且探讨了在发育，体内平衡，再生和疾病发生过程中，肝脏干细胞是否能进行自我更新等问题。

获取肝细胞新方法

今年上半年，中科院上海生物化学与细胞生物学研究所惠利健研究组的研究人员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。

2011年，惠利健研究组成功将小鼠皮肤细胞转变为肝细胞，相关研究在Nature上发表，并获得当年中国科学十大进展。但他们发现，利用完全一样的方法，并不能将人的成纤维细胞重编程为肝细胞。经过重新筛选和优化，研究人员建立了诱导人成纤维细胞重编程为肝细胞（hiHep细胞）的方法。

hiHep细胞表达肝脏基因，并具有肝细胞的许多功能，包括分泌血清白蛋白、积累糖原、代谢药物、药物转运等。通过将hiHep细胞移植到肝脏特异转录因子（酪氨酸代谢缺陷）模型小鼠中，hiHep细胞可成功整合到小鼠肝脏中发挥功能。经移植后的小鼠肝功能指标明显恢复，并有近40%的小鼠最终被救活。

肝脏祖细胞可用于治疗终末期肝病

来自美国西奈山医学院的研究人员发现人胚胎干细胞能够分化为一种之前未知的肝脏祖细胞(liver progenitor cell)，其中这种肝脏祖细胞是干细胞的早期后代，能够产生成熟的功能性肝细胞。这一发现指出人们有朝一日可能利用细胞疗法让肝病患者再生肝脏。

研究人员证实了由这种祖细胞产生的肝细胞的功能性，这是因为这些肝细胞能够被丙型肝炎病毒(HCV)感染，其中HCV只能感染肝细胞。这项研究的一个关键性发现就是发现这种祖细胞的表面上存在着一种被称作KDR的受体蛋白，或者说血管内皮生长因子受体2(vascular endothelial growth factor receptor 2)。在此之前，人们一直认为这种受体只存在于形成血管的内皮细胞，即内皮细胞祖细胞和血细胞祖细胞。研究人员证实激活位于这些新的肝脏祖细胞上的KDR会让它们分化为成熟的肝细胞。此外，对模式小鼠开展的研究也发现类似的细胞，这就表明这种肝脏祖细胞在小鼠和人类中是保守的，因此，它们一定发挥着重要作用，并且有望用于细胞疗法来治疗肝病。

肝细胞转分化研究成果

来自中科院的研究人员在2011年首次绕开干细胞阶段利用一种称为转分化的方法将从小鼠尾部获取的成纤维细胞重编程生成了成熟的肝细胞样细胞（hepatocyte-like cells，iHep）。

转分化是指成体组织细胞改变其表型的一种现象，即在一定条件下控制发育方向的转录因子表达发生改变，从而使成体干细胞或分化细胞特定的分化状态也发生改变。近年来随着体外诱导条件的不断发展及理论研究的深入，转分化技术逐渐被科学家们广泛利用到器官移植获取具有修复功能的细胞研究中，科学家们利用转分化技术已成功地诱导成体细胞重编程生成了血细胞、心肌细胞和神经细胞。然而直到目前为止对于研究者们而言利用这一技术获得肝细胞却仍是一个特殊的挑战。

研究人员对在肝脏发育及功能中起重要作用的14种转录因子转导至获得的小鼠尾部成纤维细胞中，并对这些转录因子形成的多种组合进行了筛选。研究人员证实在转导Gata4, Hnf1α 和 Foxa3，抑制p19的条件下即可将成纤维细胞诱导转化为功能性iHep细胞。这些iHep细胞呈典型的上皮样形态，表达肝基因，并显示肝细胞功能。

这一研究发现为研究人员获得用于肝工程及再生治疗的功能性肝细胞样细胞提供了一条新的策略。惠利健表示在接下来的研究中他的研究团队将致力将这一研究成果转化到人类细胞上。（生物通：万纹）

原文摘要：

Stem/Progenitor Cells in Liver Development, Homeostasis, Regeneration, and Reprogramming

The liver is a central organ for homeostasis with unique regenerative capacities. Mature hepatocytes possess a remarkable capacity to proliferate upon injury, challenging efforts to discern the role of adult liver stem cells in this process. In contrast, stem/progenitor cells in the developing liver have been extensively characterized, and these investigations have informed efforts to produce functional hepatocytes in vitro for cell therapy and drug screening. In this Review, we describe recent advances in the characterization of liver stem cells and discuss evidence supporting and refuting whether self-renewable and bipotential liver stem cells exist in development, homeostasis, regeneration, and disease.