好心肝會刊肝病資訊

第64期

出刊日:2013-10-15

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日學者成功培育人工肝芽

肝臟的幹細胞研究,今年7月再度傳出好消息,日本學者成功培育出人工肝芽,為再生醫學的發展推進了一大步。
 
撰稿/林姿伶(好心肝門診中心主治醫師、臺大醫院內科部肝膽腸胃科兼任主治醫師)
 
再生醫學的蓬勃發展及幹細胞的研究,目的在於增進人類的福祉。器官衰竭的病人,因為功能的缺失,深受病痛折磨,其中辛酸血淚不足為外人道也。
 
腎臟衰竭的病患可以依靠洗腎機器維持生命,急性心肺衰竭的病患可以依靠體外循環系統葉克膜的幫助度過危險期,然而,肝衰竭的病人即使「洗肝」,也僅是暫時替代肝臟的解毒功能。肝臟製造、合成,以及代謝的功能無法被取代,而這些功能又是維持生命的重要元件。因此,對於末期肝病的病人來說,肝臟移植仍然是唯一的希望。
 

捐肝者少 需換肝者多在等待中死去

雖然隨著近年器官捐贈概念的推廣,器官捐贈的意願已然有所上升,卻依舊是杯水車薪。國人肝病普及,末期肝病等待肝臟移植的病患目前仍有1151人(截至今年8月17日止),然而,去年的肝臟捐贈者,只有58人,兩者差距幾達20倍。
除了需要捐贈者的大愛,身體因素以及血型的符合更限縮了肝臟移植的合適性。可供器官移植的遺體肝臟捐贈來源稀少,活體捐贈對於親人來說又需要承受不小的身體傷害以及負擔,同時也非百分之百相容。因此,只有極少數的病人能夠獲得重生,每年都有許多等不到肝臟移植的病人死去。
 
其實,「金肝、銀肝」,都不比自己的肝臟好。當肝臟因為嚴重纖維化而失去再生能力的時候,如果能有一副「自己的全新肝臟」提供使用,才是最根本以及完美的解決方法。桃莉複製羊的出現,讓再生醫學出現一線曙光,然而,從複製人身上奪取器官實在牽涉到太多宗教、倫理以及道德的問題,同時也是一種侵犯人權的殘忍行為。
 

複製一個自己的肝臟 從根本解決問題

因此,科學界朝著器官單獨培育的方向努力。在患者身上取得幹細胞,經過體外培育,形成一個全新的「客製化」器官提供使用。從根本上解決問題。
 
然而,在西元1981年幹細胞研究起步的時候,當時培養的幹細胞並無法進一步分化成具有功能的器官。當時還認為,從細胞到組織、從組織到器官的過程,牽涉了極為複雜的細胞交互作用,所以器官無法單獨在體外被培育。
 

日學者研究 人工肝芽初步成形

但是,經過多年的研究,日本橫濱市立大學建立一個大膽的假設。理論上從細胞到組織、到有功能的器官,其中必定有些要素還沒有被突破。只要突破了,體外器官的培育應當可行。因為器官的形成起始於器官芽苞(organ bud),而器官芽孢的產生理應起始於「細胞間的相互作用」。因此,研究團隊專注於研究這些「細胞間的相互作用」,而在最後混養3種細胞,分別為:
Human iPSCs-HEs (induced Pluripotent Stem Cells-Hepatic specification):經肝分化的人類經誘導多潛能性幹細胞。
Human MSCs (Mesenchymal Stem Cells):人類間葉細胞。常見充滿於胚胎各發生中的器官之間。
HUVECs (Human Umbilical Vein Endothelial Cells ):人類臍帶靜脈內皮細胞。
 
以上3種細胞,在培養皿中經過4到6天的培養,研究團隊發現培養皿中散布的細胞自動聚集、分化並且進行3D重組,進而成功地形成肝芽(liver bud)-肝臟的最初模型。免疫染色以及基因表現分析進一步顯示,培育出的人工肝芽在基因的表現上與之前提供的人類經誘導多潛能性幹細胞相似。
 
接著,研究團隊將這些人工肝芽移植到老鼠身上進行研究。結果發現,這些肝芽與宿主的血管連接後,啟動了裡頭微小血管的功能,接著行使肝臟應有的作用,像是合成蛋白質以及藥物代謝。在因藥物導致肝衰竭的老鼠身上,還成功延長了老鼠的生命。此研究成果在今年發表於知名的自然(Nature)期刊。
 
當然,這項技術離人類疾病治療的應用還有一段路要走,然而成功培育出具有代謝功能的肝芽,已然是為再生醫學的發展推進了一步。這證實了從細胞到組織、進而到器官的過程是可以在體外被「模擬」出來的。而成功的方法在於混養多種幹細胞。將來,期待著完整肝臟的人工培育,這不只是能挽救肝病末期病人的生命,同時也可透過人造器官進行新藥的毒理檢測,減少實驗動物的犧牲以及大幅提升人類藥物使用的安全性,且讓我們拭目以待。

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