JMT日本干细胞中心-干细胞新闻九州大学将血管细胞转化为肝脏细胞

　　目录

　　1.将血管细胞转化为肝脏细胞

　　2.比iPS细胞更快

　　3.研究内容详情

　　4.论文中记载的未来展望

　　1. 将血管细胞转化为肝脏细胞

　　九州大学生体防御医学研究所的研究小组与京都大学、国立国际医疗研究中心合作，使用人血管内皮细胞成功制造出构成肝脏的祖细胞。

　　这项成就发表在《自然》集团的国际杂志之一《自然通讯》上，标题如下。

　　“将人脐静脉和外周血来源的内皮细胞直接重编程为肝脏祖细胞”

　　论文作者为：Inada H.，Udono M.，Matsuda-Ito K.，Horisawa K.，Ohkawa Y.，Miura S.，Goya T.，Yamamoto J.，Nagasaki M.，Ueno K.，Saitou D.，Suyama M.，Maehara Y.，Kumamaru W.，Ogawa Y.，Sekiya S.，Suzuki A. 列出了10多个人，可以看出这是一个相当大规模的研究。

　　在这篇论文中，将基因导入人血管内皮细胞中，并初始化细胞。描述了从这种状态中制造构成肝脏细胞的“肝脏祖细胞”的方法。初始化这种细胞的方法是“直接重编程”。此外，可见从这个肝脏祖细胞产生的肝细胞移植到急性肝功能衰竭小鼠的治疗效果，还有这样的内容。

　　肝细胞主要由肝细胞(肝实质细胞)和胆管细胞组成，其他包括窦内皮细胞、库普弗细胞、星状细胞、隐窝细胞。这种肝实质细胞占整个肝脏细胞的70-80%。

　　这个研究小组开发了一种技术，通过重新编程构成血管的血管内皮细胞来制造作为肝脏细胞基础的肝实质细胞。在存在iPS细胞等全能性干细胞的如今，为什么会开发这样的技术呢?

　　2.比iPS细胞更快

　　IPS细胞，也就是说，如果使用人工多能干细胞，制造构成肝脏的细胞并不难。但是，如果使用iPS细胞的话，分化为目标细胞需要时间。另一方面，如果是急性肝功能衰竭的话，因为迅速失去了肝脏功能，所以通常用iPS细胞制作肝脏细胞后再移植是来不及的。

　　IPS细胞原来也是普通细胞。例如，如果使用血管内皮细胞的话，将血管内皮细胞制作成iPS细胞，培养制作的iPS细胞并使其分化为肝脏细胞。这次的研究报告中，我们发表了一项技术，通过跳过转换为iPS细胞的步骤，直接将血管内皮细胞制作成肝脏祖细胞，可缩短生产iPS细胞所需的时间。

　　此外，以前九州大学的小组在没有iPS细胞的情况下成功地制作出了人类肝脏细胞，但由于该细胞没有增殖能力，因此很难用于需要大量细胞的治疗。然而，此次技术通过将3个基因导入血管内皮细胞，直接制作了肝脏祖细胞，增殖能力也得到了证实。

　　3.研究内容详情

　　这项研究使用了存在于人脐带静脉、外周血中的血管内皮细胞，成功地制作出了具有分化为肝实质细胞、胆管上皮细胞能力的“诱导肝脏祖细胞(IHepPC)”。

　　研究小组成员铃木教授在距今约10年前，通过将2个基因(Hn4α和Foxa1，2，3三个基因中的1个)导入从小鼠皮肤采集的纤维芽细胞，成功地在纤维芽细胞中制作出了具有肝实质细胞性质的诱导肝细胞—小鼠iHepC。通过将这种方法应用于人类而生成的细胞是人iHepC。然而，人类iHepC增殖能力低，很难用于需要大量细胞的移植治疗和药物发现的研究。

　　因此，铃木教授等人以制作“iHepC的性质加上高增殖能力的细胞”为目标进行了研究。试图通过直接重编程制作肝脏祖细胞。在这里，研究小组重新研究了要导入的基因组合，并最终发现，通过将FOXA3、HNF1A和HNF6等转录因子(调节基因表达的分子)导入人脐静脉、外周血来源的血管内皮细胞，可以制作出稳定增殖的人iHepPC。

　　将这种iHepPC细胞培养成构建与人体结构相似的三维培养细胞团后，成功制作出了肝脏、胆管组织样结构。各自的功能也和肝实质细胞、胆管上皮细胞一样，结果是能够生产出可以判断为这两个细胞已分化并成熟的细胞。

　　为了确认将由iHepPC制作的肝实质细胞是否在体内发挥作用，我们进行了将其移植到急性肝功能衰竭模型小鼠的实验。急性肝功能衰竭模型小鼠是一种致死率高，生存率为20%的模型小鼠。将人iHepPC移植到小鼠后，生存率大大提高，20%的生成率上升到80%。

　　4. 论文中记载的未来展望

　　这项技术的未来展望在研究小组发表的论文discussion(称为讨论部分，描述作者的想法、假设、未来展望等的部分)的最后一段中有所阐述。这部分用中文意译如下。

　　“通过直接重编程制作human iHepPC可能有助于各种肝脏疾病的药物开发和治疗策略的应用。通过培养，可以从human iHepPC连续生成肝脏实质细胞和胆管细胞，分别作为源自人体肝脏细胞和来源自人体胆管细胞的替代品，可以用于各种研究和治疗。因为Human iHepPC可以从成人外周血中的细胞中生成，所以只需收集血浆样本，理论上就可以获得肝实质细胞和胆管细胞。”

　　肝脏是代谢药物、化合物的重要器官，在药品开发中，无论如何都要使用肝脏的细胞进行研究。但是，由于健康的肝脏细胞分裂次数有限，所以要确保研究、试验所需的量要花很大的成本。如果是肝癌细胞，利用癌细胞无限增殖的特性，将细胞数增加10倍并用于研究并不难。癌细胞的增殖是大学本科学生理所当然在使用的技术。

　　但是，健康细胞，也就是不是癌细胞的健康细胞就没有那么容易了。健康细胞通常是从生命科学公司和公共研究机构购买或转让并用于研究，但是细胞分裂的数量是有限的，并且在分裂一定数量之后，细胞会不再分裂并停止增殖。

　　这次论文中发表的技术

　　· 在紧急性高的肝脏疾病的治疗中，如果需要大量能够分化为肝脏构成细胞的干细胞或前体细胞的话，以现有的技术能否赶上治疗的时限是一个问题。但是，如果使用这次论文中发表的技术，由于准备时间大大缩短，可以更快开始使用肝脏祖细胞的治疗。

　　· 在研究、药物试验所必需的健康肝脏细胞的准备中，以往由于细胞分裂次数有限，为了确保研究、试验所需的细胞数量，需要花费细胞购买成本。但如果使用这种技术，准备研究和试验所需细胞数量的成本保持在较低水平，并且准备时间比由iPS细胞制作的时间短，因此可以有效进行研究工作。

　　可以考虑这2个优势。

　　此外，虽然这次是成功分化为肝细胞的报告，但预计可以应用于不经过iPS细胞就制作出可以分化成其他脏器、器官的干细胞、祖细胞的技术。iPS细胞总是储存的，但如果你被迫使用来源于自身的细胞，需要从自己身体采集的细胞制作出目标细胞。在这种情况下，如果确立了不经过iPS细胞就在短时间内分化成不同器官的技术，考虑将对再生医疗有很大的帮助。