图片来源:匹兹堡大学医学中心 设定阶段。 研究人员首先照射雌性大鼠以清除其自身的骨髓(左图),并给它们移植来自同种雄性大鼠的骨髓(中图)。然后,他们抑制嵌合体中造血细胞的繁殖能力和修复任何肝损伤的能力(右图)。 |
骨髓——长期以来以其产生骨骼、肌肉和血管内膜的能力而闻名——又有了新的技巧:匹兹堡大学医学中心的研究人员在5月14日出版的《科学》杂志上报告称,骨髓也可以产生肝细胞。这一发现不仅打破了只有胎儿细胞才能创造出像成人器官中发现的那样分化的细胞的信念,而且还解释了为什么肝脏有时会自行修复,并为无法修复的情况提供了替代方案。
事实上,肝脏具有非凡的再生能力。称为肝细胞的肝脏细胞很容易分裂并取代受损组织。如果肝细胞数量太少或受到抑制,可以进行移植——但“即使是在暴发性肝功能衰竭的患者中,你可能会认为他们会在一周内死亡,但仍有 20% 的人无需任何干预即可存活,”匹兹堡团队的首席研究员拜伦·彼得森说。在这些情况下,所谓的卵圆细胞会介入。
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图片来源:匹兹堡大学医学中心 再生。 该团队损伤了嵌合体的肝脏(顶部),等待它们再生(中部),然后收获它们(底部)。检查后,他们发现新的肝组织带有仅在 Y 染色体上发现的标记,证明来自雄性大鼠的骨髓进行了修复。 |
彼得森的研究小组着手确定奇迹般的卵圆细胞——其起源长期以来备受争议——是否来源于骨髓干细胞,他们从 1995 年开始测试这个想法。首先,他们照射雌性大鼠以破坏它们的骨髓,然后给它们移植来自同种雄性大鼠的骨髓,从而创造出嵌合体。
将近两个月后,他们用 2-AAF 处理嵌合体,这是一种阻止肝细胞繁殖从而修复受损组织的物质。一周内,他们使用另一种化学物质损伤了大鼠的肝脏。两周后,他们收获了肝脏,并寻找仅在 Y 染色体上发现的标记,因此该标记只能来源于雄性大鼠的骨髓。
他们的发现是,肝脏中同时含有卵圆细胞和带有该标记的健康肝细胞。“这些实验清楚地表明,骨髓来源的细胞最终会变成功能齐全的肝细胞,很可能是通过中间卵圆细胞,”彼得森说。
来自第二组测试的额外证据表明,该小组将一种大鼠物种的整个肝脏移植到另一种大鼠物种中。受体大鼠的肝细胞带有称为 L21-6 的标记,而供体大鼠的肝细胞则没有。该小组发现,当他们损伤大鼠的肝脏并抑制肝细胞分裂时,出现的新组织带有 L21-6,这表明来自器官外部的细胞进行了修复。
彼得森指出,“如果我们能够利用这种模型,我们或许能够从一个人的骨髓中获得这些细胞,并制造出 60% 到 80% 的肝脏。”面临完全肝功能衰竭的患者可以避免移植以及与免疫抑制相关的风险。因为培养物将来自他们自己的身体,所以排斥反应的可能性将被消除。除了组织培养之外,骨髓细胞也可能用于基因疗法或保护肝脏免受丙型肝炎等病毒感染。
彼得森看到了一个更崇高的治疗目标:如果他们能够发现受损肝脏有时会发出以招募卵圆细胞的信号,那么注射这种信号甚至可能在最严重的情况下也足够了。但就目前而言,对于每年接受移植的数百人来说,任何帮助都是受欢迎的——对于那些不够幸运到进入名单的人来说更是如此。