每年，美国有超过6000名患有肝病或面临肝功能衰竭的人接受全器官移植。尽管该手术相对安全有效，但仍然存在问题：需求超过供应；目前美国的等待名单超过15000人，而每年仅进行约6000例捐赠。该手术的费用可能超过30万美元，而免疫抑制剂（阻止免疫系统排斥新器官的药物）可能导致危险的感染和无法控制的出血。
一种新方法可能提供一个权宜之计，或者在未来，提供一种全新的替代方案。该技术被称为肝细胞移植，它用来自已故捐赠者的健康细胞替换约10％的肝脏。患者的器官不会被移除，从而减少了恢复时间、并发症和成本。到目前为止，美国只有不到150名接受者，该方法仍处于早期阶段。
如果克服某些障碍（例如细胞供应有限和患者肝脏中的空间有限），肝细胞移植可能会成为许多肝病患者的选择。一些通常需要进行全器官移植治疗的代谢紊乱，可以改用这种强度较低的方法进行纠正。对于面临急性肝衰竭的患者，肝细胞移植可以帮助他们的肝脏发挥功能，直到他们康复。一些不适合进行肝移植的疾病，例如苯丙酮尿症 (PKU) 和酪氨酸血症等氨基酸紊乱，也可以使用新方法治疗。对于那些没有其他选择，移植仍然是唯一选择的患者，该手术也可以用作临时措施，根据需要重复进行，直到患者在等待名单上名列前茅——每年约有1500人在等待移植时死亡。
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肝细胞是肝脏的主要功能细胞。在被认为不适合移植的捐赠肝脏中，肝细胞通常仍然能够在另一个肝脏内再生。为了提取它们，将肝脏切碎，并使用一种称为胶原酶的酶消化将细胞固定在一起的纤维基质。去除白细胞和红细胞，以及胆管细胞。剩下的就是肝细胞。
在48小时内，这些新鲜细胞通过门静脉（将血液输送到肝脏）或通过脐带静脉（流入门静脉）注入患者体内。新细胞挤过门静脉内壁细胞之间的空隙，进入肝脏，在那里它们与患者自身的肝细胞融合。“然后它们就留在那里生活，”匹兹堡大学的胃肠病学家艾拉·福克斯说，他正在开创这项技术。每次输注可以引入大约10亿个新细胞。
该技术适用于器官结构仍然完整的肝脏疾病。“如果不需要更换100%的缺陷器官，那么为什么不尝试提供所需数量的细胞来提供稳定性呢？”匹兹堡儿童医院的儿科医生和医学遗传学主任杰里·沃克利说，他是福克斯领导的苯丙酮尿症肝细胞移植临床试验的研究员。这种情况导致身体无法分解苯丙氨酸，一种存在于许多食物中的氨基酸。
除苯丙酮尿症外，其他遗传性代谢疾病还包括尿素循环障碍，其中身体无法消除正常蛋白质代谢产生的氨，以及称为克里格勒-纳贾尔综合征的胆汁酸障碍。对于许多这些疾病，更换约 10% 的肝脏可能会带来显着的健康改善。急性肝功能衰竭，其中功能迅速丧失，但器官的结构保持完整，是另一个潜在的适应症。
肝细胞移植可以治疗目前适用于肝移植的估计一半的代谢紊乱，取代“可能多达10%的儿科移植候选人，”福克斯说，以及许多成年患者。任何患有苯丙酮尿症的人（该疾病在美国约每 15,000 名新生儿中发生一例）也可以受益。成年人肝移植最常见的适应症，即肝硬化引起的肝衰竭和丙型肝炎，不能通过仅细胞移植治疗，因为患病器官的异常结构不允许新细胞存活。
该方法确实存在一些风险：一次输注过多细胞会增加门静脉的压力，导致胃肠道出血；肝细胞可能会迁移到循环系统并阻塞肺部动脉；并且患者仍然需要免疫抑制，尽管在移植后的几个月内可以逐渐减少药物剂量。（有些患者可以完全停止用药。）但这些并发症的风险“极低，”福克斯说，他指出该手术可以随时停止。如果患者感染或其他严重并发症，则停止使用免疫抑制剂，清除注入的细胞，肝脏恢复到以前的状态。
尽管肝细胞移植仍处于实验阶段，“我认为我们已经很接近了解我们在做什么了，”沃克利说。仍然存在挑战。其中之一是肝细胞的供应有限。事实证明，不适合全器官移植的捐赠肝脏提供了足够的肝细胞供应，但提取细胞很困难。在实验室中从干细胞中培养它们可以提供替代来源，尽管仍然需要克服重大的工程挑战（例如生成足够的细胞并消除具有肿瘤形成潜力的细胞）。
为注入的细胞在肝脏中开辟空间是另一个挑战。为了帮助它们适应，福克斯正在探索在输注前使用辐射杀死一些宿主肝细胞。确保新细胞永久性地融入肝脏也是一个问题，但沃克利和福克斯对尽早识别细胞排斥和完善免疫抑制剂方案的新技术将导致这种长期移植持乐观态度。免疫抑制剂并发症也令人担忧。在伦敦国王学院医院，儿科医生阿尼尔·达万自 2003 年以来进行了 33 例肝细胞移植，他用藻酸盐（一种天然凝胶，可以隐藏它们免受免疫攻击）包裹供体细胞，从而消除了对免疫抑制剂的需求。
达万是商业肝细胞供应商 Cytonet 的科学顾问，他最近使用肝细胞移植治疗了一名患有严重尿素循环缺陷的两天大男婴。在对其他疾病进行测试后，福克斯和沃克利现在专注于必须保持严格限制饮食以避免神经损伤的苯丙酮尿症患者。在一例患者中，肝细胞移植使她的苯丙氨酸水平降低了近一半。她难以遵循适当的饮食导致了认知问题，而移植使她能够安全地放宽饮食并降低受伤的风险。对于福克斯来说，“这是一个成功的故事。”