干细胞疗法治疗肝病（上）

4.3. 急性肝衰竭（ALF）

如前所述，肝脏具有相当大的内源性再生能力[84]。当它遭受急性损伤时，修复机制就会生效，在许多情况下，修复机制将能够随着时间的推移恢复功能正常的存活肝[85]，但是在再生过程中必须支持肝功能[86]。已经尝试了两种不同的方式：通过细胞移植或通过生物人工肝（BAL）系统。

细胞移植可以为ALF或慢性慢性肝功能衰竭提供临时解决方案。 Pareja等。 [87]在急性慢性慢性肝衰竭患者中进行了肝细胞移植，取得了令人鼓舞的结果，包括改善高氨血症和脑病程度[87]。同样，永生化的人类胎儿肝细胞的移植显着提高了90％肝切除术后小鼠的存活率[88]。肝细胞与骨髓间充质干细胞的共包封不仅增加了移植[89]，延长了肝细胞的生存能力，而且还增强了其在体内和体外的肝细胞特异性功能[90]。当单独移植时，骨髓来源的MSC可减轻小鼠的肝损伤并抑制肝内NK细胞活性[91,92]。此外，有证据表明，仅由MSC条件培养基产生的免疫调节就足以消除对供体肝细胞的需求[93]。 MSC衍生的外泌体也已被证明可以激活再生反应，从而在CCl4损伤的小鼠中导致增殖蛋白的更高表达[94]。与基于细胞的疗法相比，这些疗法的优势在于它们不太可能触发免疫反应。关于iPSC，Chen等。 [50]证明，在应用其三步分化方案后，iPSC衍生的HLC在严重的联合免疫缺陷小鼠模型中挽救了致命的暴发性肝衰竭[50]。

BAL的另一种有希望的治疗方法是BAL，BAL是一种体外支持疗法，可以在执行活性肝细胞的生物转化和合成功能的同时去除毒素[95]。该系统旨在桥接ALF患者，使其通过再生来恢复天然肝脏或进行肝移植[96]。第一个被批准用于II / III期试验的BAL是基于猪肝细胞的装置，该装置在ALF患者的一项前瞻性，随机对照试验中进行了评估。对暴发性或亚暴发性肝功能衰竭患者进行亚组分析可提高生存率，但未达到整个研究人群生存的主要终点[97]。

尽管原代猪肝细胞是BAL试验最常用的细胞来源[98]，但永生化的C3A人肝母细胞瘤细胞也已在体外肝辅助装置（ELAD）中进行了试验[99]，尽管尚无随机对照试验显示生存获益日期和荟萃分析结果尚无定论[100,101]。 HepaRG细胞是人类肝双能祖细胞系[102]，能够在暴露于二甲基亚砜（DMSO）[103]后分化为肝细胞簇和周围的胆管上皮样细胞[103]，目前正在阿姆斯特丹医疗中心进行BAL应用的评估（AMC）生物反应器，结果不一[104,105]。与无细胞BAL治疗相比，HepaRG-AMC-BAL已显示增加了ALF大鼠的存活时间[106]。

为了成功地将BAL用于临床，似乎每种治疗方法至少必须可使用200 g功能性肝细胞。由于这个原因，由于原发性人类肝细胞的有限可用性以及它们在体外的短功能性和生存力，目前尚不实用。这些问题已通过使用肝细胞球体解决，该球体可保护细胞免于凋亡，并允许在治疗期间使用更大的细胞量[107]。猪肝细胞的使用也受到异种和异种症的限制，而永生细胞系的使用受到其基本细胞功能丧失的限制，例如尿素循环和CYP酶活性[108]。因此，ESC和iPSC是BAL设备的有希望的细胞来源。Soto-Gutierrez等。 [109]显示，在90％肝切除的小鼠中，用皮下植入的BAL植入ESC衍生的HLC来治疗ALF，可改善其肝功能并延长其生存期[109]。 iPSC的初步研究也表明，在生物反应器模块中培养7天后，这些细胞已分化为HLC [110]。

时间限制是使用干细胞治疗ALF的主要限制之一。 ALF疗法需要快速且有效地产生大量细胞，因此按照当前方案，培养和分化自体细胞所需的时间可能是禁止的，这使得同种异体肝细胞成为更实际的选择。一旦建立了有效且快速的分化为HLC的方案，使用HLA / MHC与HLA / MHC密切匹配的iPSC库是一项需要进一步研究的选择[108]。

1.2. 肝硬化

慢性肝病和肝硬化的治疗重点在于修复原始肝结构的破坏，以及改善体内稳态和肝功能。虽然HLC可能对支持受损的肝功能有用，但它们似乎对抑制胶原蛋白沉积和恢复正常组织结构没有显著作用。间充质骨髓干细胞在该领域表现出最大的益处。

小型I期试验报告了自体骨髓细胞输注后白蛋白水平，Child-Pugh和MELD评分有适度改善[111,112]。当与单独的粒细胞集落刺激因子动员疗法进行比较时，外周血单核细胞移植疗法通过白蛋白水平和Child-Pugh评分可明显改善肝功能[113]。另一项研究发现，在丙型肝炎患者中进行实质性自体间充质骨髓源干细胞移植后，肝脏显示出结构改善，这在活检中其胞外基质蛋白数量减少得以证明[114]。丙型肝炎患者也接受了外周自体MSC的治疗，治疗后六个月的组织病理学检查显示MELD评分有所改善，但肝纤维化或再生没有改变。无反应性丙型肝炎患者的HCV RNA水平变为阴性，表明这些细胞具有免疫调节作用[115]。在肝纤维化大鼠模型中，来自脂肪组织的MSC输注抑制了纤维化进程并略微改善了肝功能。碱性成纤维细胞生长因子治疗可增强这种治疗效果，可能是由于肝细胞生长因子表达更高[116]。已经有人提出，由于脂肪组织来源的MSC易于获取和具有免疫优势，因此它们可能优于其他细胞系：它们抑制活化的淋巴细胞增殖并抑制炎症性细胞因子的产生。它们还能够在体内分化为HLC，并通过分泌金属蛋白酶减少肝脏纤维化。 I / IIa期试验即将开始[117]。另一项研究表明，输注人脐带间充质干细胞可改善CCl4诱导的肝硬化后大鼠的胰岛素抵抗[118]。来自人类脱落乳牙的干细胞也已用于CCl4处理的小鼠中，它们成功植入并向HLC体内分化，并且肝纤维化的总面积减少。将这些HLC二次移植到另一只CCl4损伤的小鼠中可以改善这些动物的肝功能[26]。

还假定其他细胞系可作为治疗肝硬化的候选药物。

过去的一年。这包括肝干细胞或祖细胞的移植以及人胎儿胆树干细胞或祖细胞的移植。肝干/祖细胞显示出能够植入，增殖，分化为HLC并重新填充硫代乙酰胺诱导的纤维化大鼠肝脏的能力。活跃的纤维形成和净纤维化都减少了[119]。晚期肝硬化患者通过肝动脉输注移植人类胎儿胆树干细胞/祖细胞，导致临床和生化方面的改善保持稳定6-12个月[120]。

就像MSC似乎是逆转纤维化和炎症变化的最佳候选者一样，ESC或iPSC可能是通过产生HLC来支持肝功能的极好的候选者。因此，共同移植的HLC和MSC可能在恢复肝功能和减轻炎症微环境方面都提供显着的益处[121]。还已经假设，MSC的旁分泌作用可能超出增强肝再生的范围，并有助于HLC的植入[122]。此外，Espejel等。 [123]显示，iPSC衍生的HLC不仅在小鼠中提供正常的肝功能，而且还复制了野生型肝细胞的独特增殖能力[123]。

1.3. 肝癌

干细胞疗法在肝癌中有两个潜在的好处。首先是在栓塞或切除后增加肝功能；第二个是利用同种异体移植中发生的移植物抗肿瘤效应。肝部分切除后肝脏具有很大的再生能力。但是，当功能肝残余量（FLR）达到25％的临界极限时，术后肝衰竭的风险会显着增加[124]。在这些情况下，已证明对几个肝段的门静脉栓塞后，自体CD133（+）骨髓源性干细胞的门静脉内给药可增加增殖率和FLR量[125,126]。同样，在手术切除肝之前进行干细胞治疗可能会显着改善肝功能参数，并减少术后并发症[127]。潜在地，细胞疗法不仅可以用于外科手术，而且可以用于放射或化学疗法来替代或修复受损的肝组织。

同时，在实体瘤中，特别是在发生移植物抗宿主病的患者中，用供体淋巴细胞进行的辅助细胞治疗与更有利的肿瘤反应率相关，这表明造血干细胞的同种异体细胞移植可增强移植物-慢性移植物抗宿主病的抗肿瘤作用[128]。基于自然发生或基因工程改造的T细胞转移的过继免疫疗法是另一种新颖的癌症治疗形式，已被证明可在术后用于肝细胞癌的治疗降低复发率[129,130]。可以使用iPSC进行相同的技术，iPSC可以提供无限来源的高反应性抗原特异性细胞毒性T淋巴细胞，当转移到患者体内时，它们可以靶向，浸润和根除肿瘤[131]。干细胞，在这种情况下，是用慢病毒载体stTRAIL（可分泌形式的三聚体人类坏死因子相关的凋亡诱导配体）转导的骨髓来源的MSC，也已用于治疗射频消融后的热休克残留癌细胞在大鼠中，导致肿瘤生长受到抑制并显着提高了存活率[132]。

但是，干细胞最直接的用途可能是体外筛选新的抗肿瘤药物，

因为它们能够提供包含所有患者肿瘤突变的细胞靶标[133]。对于预测药物代谢和反应的个体差异也是如此，这可以通过hiPSC衍生的HLCs重新创建[134]。

1.4. 肝移植

肝移植是大多数终末期肝病的唯一有效疗法，但由于供体器官数量不足，其使用受到限制。针对已故可供移植的已故供肝的短缺，开发了分割肝和活体供肝移植[135]。这些技术利用了小型肝脏，移植物的大小与肝功能的程度直接相关[136]，因此它们依赖于大小不匹配的移植物的快速再生来支持适当的肝功能[137]。 ]。这一点特别重要，因为尽管半尺寸移植物中肝再生增强，但四分之一尺寸移植物中肝再生受到抑制[138]，并且假定移植再生的抑制是部分肝移植后小尺寸综合征的主要原因。在小鼠中[139]。因此，在整个移植后的早期阶段，治疗工作必须集中在增强移植物再生和支持肝功能上。在大鼠中经过基因修饰的MSC可以过量表达肝细胞生长因子，从而降低了小规模移植后的肝细胞损伤标志物水平，促进了肝脏重量的恢复并保留了肝脏的结构[140,141]。除了改善肝脏再生，在这些小型肝移植动物模型中，MSCs还可以延长生存期[142]。在尺寸缩小的大鼠肝移植中，通过限制肝脏损伤生物标志物的释放，抑制肝窦内皮细胞和肝细胞死亡以及刺激细胞增殖，MSC条件培养基输注可显着提高生存率[143]。由于在缺血再灌注损伤中募集T细胞非常重要，因此MSC的免疫调节特性及其抑制T细胞的潜力在肝移植中可能特别有用[144]。

将来，生物工程器官也可以解决供体肝脏短缺的问题[145]，并且目前正在研究干细胞作为肝细胞的替代细胞来源[146]。天然的细胞外基质成分已被成功地用于诱导胚胎干细胞分化为HLC [147]。 iPSC在该部门显示出希望，但在就哪种细胞系将是全器官生物工程的安全和有效候选者达成共识之前，有必要更好地了解干细胞及其分化过程。[148] 。器官创造的另一种方法是在体外产生肝芽

hiPSC。Takebe等人成功地完成了这一壮举。[149]，然后进行了肠系膜手术

将这些肝芽移植到更昔洛韦引起的肝功能衰竭的免疫缺陷小鼠中。肝芽不仅显示出蛋白质生产和人类特异性药物代谢，而且它们的移植挽救了药物诱导的致命性肝衰竭模型[149]。尽管用这种技术不可能进行原位肝移植，并且到目前为止，这些肝模型尚缺乏外部胆管结构，但这一成就是朝着产生新器官移植的第一步[150]。

2. 结论

干细胞疗法和再生医学将来可能会为可用于移植的肝脏短缺提供解决方案。已经测试了不同细胞系作为各种肝病的潜在治疗来源。在这些患者中，细胞移植，器官工程技术和BAL系统可为肝移植提供替代方案，或至少降低候补名单死亡率[151]。此外，随着近十年来iPSC的发展，道德和免疫问题已得到部分规避，这可能会加速该领域的研究。然而，在许多这些细胞疗法准备用于临床之前，必须解决许多重要问题。首先，必须在不使用病毒载体或不改变细胞周期调节剂的情况下实现向成熟肝细胞的有效分化，以避免致瘤性问题并更好地理解所涉及的细胞信号传导过程[152,153]。这必须伴随一种可靠的方法，用于快速，大规模生产用于移植的高质量细胞。最后，在临床应用之前，这些技术应在大型动物模型中进行测试并证明是成功的，因为它们比人类更能预测人类的反应。

啮齿动物[154]。

作者贡献：克拉拉·尼古拉斯（Clara Nicolas）为手稿的撰写做出了贡献。王玉佳为手稿的撰写做出了贡献并准备了人物。詹妮弗·吕布·惠勒（Jennifer Luebke-Wheeler）监督和编辑手稿。斯科特·尼伯格（Scott L. Nyberg）为稿件做出了贡献，并对其进行了监督和编辑。

利益冲突：作者声明没有利益冲突。

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参考文献(展示部分文献内容)

1. Taub，R.肝再生：从神话到机制。纳特牧师细胞生物学。 2004，5，836–847。 [CrossRef] [PubMed]

2. 坎茨（T.）曼斯，硕士; Ott，M.干细胞在肝脏再生和治疗中的作用。细胞组织研究。 2008，331，271-282。 [CrossRef] [PubMed]

3. Riehle，K.J .；丹，Y.Y .；坎贝尔（J.S.）;福斯托，新。肝脏再生的新概念。J.胃肠。肝素

2011，26（Suppl.1），S203–S212。 [CrossRef] [PubMed]

4. G.F.拉什；戈尔斯基（J.R.）;纹波，硕士J·索温斯基； Bugelski，P .； Hewitt，W.R.在分离的肝细胞中有机氢过氧化物诱导的脂质过氧化和细胞死亡。毒药。应用Pharmacol。 1985，78，473–483。 [CrossRef]

5. Mitaka，T。原代肝细胞培养的当前状态。诠释J. Exp。 Pathol。 1998，79，393–409。 [CrossRef] [PubMed]

6. Boess，F .；坎伯，M。罗默，S。加瑟（R.穆勒D.Albertini，S .； Suter，L.与大鼠体内肝基因表达相比，在两种肝细胞系，培养的原代肝细胞和肝切片中的基因表达：对体外遗传学组学的可能影响。毒药。科学2003，73，386–402。 [CrossRef] [PubMed]

7. 劳埃德，T.D.;奥尔，S。斯科特（Skett）；贝里（D.P.）丹尼森肝细胞的冷冻保存：目前的银行存款方法综述。细胞组织库。 2003，4，3-15。 [CrossRef] [PubMed]

8. R.P. Evarts； Nagy，P.； E.马斯登； Thorgeirsson，S.S.前体—大鼠肝脏卵圆形细胞和肝细胞之间存在产物关系。致癌作用1987，8，1737–1740。 [CrossRef] [PubMed]

9. 拉萨罗（C.A.）； Rhim，J.A .；山田，Y。 Fausto，N.从培养中的卵形细胞前体生成肝细胞。癌症研究。 1998，58，5514–5522。 [考研]

10. 久保田Reid，L.M.克隆形成的成肝细胞是肝细胞和胆道谱系的常见前体，缺乏经典的主要组织相容性复合物I类抗原。进程Natl。学院科学美国，2000，97，12132-12137。 [CrossRef] [PubMed]

11. N.福斯托；坎贝尔（J.S.）肝细胞和卵圆形细胞在肝脏再生和再填充中的作用。机甲开发人员2003，120，117–130。 [CrossRef]

12. Oertel，M。 Rosencrantz，R .；陈永庆;索塔（P.N.） J.S. Sandhu;马里兰州达贝娃;帕基亚（美国）；马萨诸塞州阿德尔森; Dougherty，J.P .； Shafritz，D.A.通过慢病毒载体离体转导的胎儿成肝细胞和成年肝细胞在大鼠肝脏中的繁殖。肝病学，2003，37，994-1005。 [CrossRef] [PubMed]

13. 哈里达斯，D。袁Q;贝克尔博士坎茨（T.）艾肯（Iken） Rothe，M.; N.Narain；博克，M。 M.Nörder；北罗格朗；等。在白蛋白启动子增强型尿激酶型纤溶酶原激活剂小鼠中，成年肝细胞，胎儿肝祖细胞和胚胎干细胞衍生的肝细胞的繁殖效率。上午。 J.Pathol。 2009，175，1483–1492。 [CrossRef] [PubMed]

14. Mahieu-Caputo，D .； J.E. Allain； J.库仑，A .；德尔加多（J.P.）; M.安德烈奥莱蒂（Andreoletti）Mainot，S .； Frydman，R .； Leboulch，P .； Di Santo，J.P.；等。冷冻保存的早期人类胎儿成肝细胞使无胸腺小鼠肝脏重新繁殖。哼。基因治疗2004，15，1219–1228。 [CrossRef] [PubMed]

15. 新罕布什尔州海纳;劳恩（L.Yaswen，P .；布鲁克斯，M。Fausto，N.通过离心淘析从正常和肿瘤前肝脏分离的卵圆细胞，实质细胞和胆汁细胞的同工酶谱。癌症研究。 1984，44，332–338。 [考研]

16. Schmelzer，E。E. Wauthier；Reid，L.M.多能人类肝祖细胞的表型。干细胞

2006，24，1852–1858。 [CrossRef][PubMed]

17. 徐永庆;刘志成成年骨髓干细胞在肝病和分娩方法中的治疗潜力。 Stem Cell Rev. 2008，4，101-112。 [CrossRef] [PubMed]

18. Bianco，P.；鲍比（Robyy）西蒙斯（P.J.）间充质干细胞：回顾历史，概念和分析方法。细胞

干细胞，2008年，第2卷，第313-319页。 [CrossRef] [PubMed]

19. 丁，; W.C. Shyu;林淑珍间充质干细胞。细胞移植。 2011，20，5-14。 [CrossRef] [PubMed]

20. Cho，K.A.；Ju，S.Y.；Cho，S.J.；Jung，Y.J.；Woo，S.Y.；Seoh，J.Y.；Han，H.S.；Ryu，K.H.与骨髓的其他亚群相比，间充质干细胞显示出损伤肝组织再生的最高潜力。细胞生物学。内景，2009，33772–777。[交叉引用][PubMed]

21. 石敏刘忠武;王FS间充质干细胞的免疫调节特性和治疗应用。临床经验免疫2011，164，1–8。 [CrossRef] [PubMed]

22. Lee O.K .；郭o;陈威Lee K.D.；谢小龙;陈子辉从脐带血中分离多能间充质干细胞。 Blood 2004，103，1669-1675年。 [CrossRef] [PubMed]

23. Kestendjieva，S .；久尔基耶夫Tsvetkova，G .； Mehandjiev，T。 Dimitrov，A.；尼科洛夫（A. Kyurchiev，S.从人脐带分离的间充质干细胞的特征。细胞生物学。诠释2008，32，724–732。 [CrossRef] [PubMed]

24. 日元B.L.；黄辉Chien C.C .；崔H Ko，B.S .；姚明；顺昌;日元M.L .；李，MC。陈元成从人足月胎盘中分离专能细胞。干细胞，2005，23，3-9。 [CrossRef] 

25. DiCampli，C .；皮斯卡利亚（A.C.）;皮埃雷利，L .； Rutella，S .； Bonanno，G .； Alison，M.R .; Mariotti，A .； Fecchio，F.M .；内斯托拉，M .； Monego，G .；等。在毒性肝损伤的小鼠模型中的人脐带干细胞抢救疗法。挖掘肝脏疾病。 2004，36，603–613。 [CrossRef] [PubMed]

26. 堪萨斯州Zaret; Grompe，M。肝和胰腺细胞的产生和再生。科学2008，322，1490-1494。 [CrossRef] [PubMed]

27. 迈凯轮（A. McLaren），干细胞研究的伦理和社会考虑。 Nature 2001，414，129–131。 [CrossRef] [PubMed]

28. Swijnenburg，R.J .; Schrepfer，S。 Govaert，J.A .；曹菲；兰索霍夫（K.谢赫（A.Y.）；哈达德A.J. Connolly；戴维斯，医学硕士；罗宾斯，哥伦比亚特区；等。免疫抑制疗法可减轻人类胚胎干细胞异种移植的免疫排斥反应。进程Natl。学院科学美国，2008，105，1291-12996。 [CrossRef][PubMed]

29. 托洛萨湖卡伦，J。汉农，Z。安东尼，M。洛佩兹，S。伯克斯（D.）卡斯特尔，合资； Weber，答：新泽西州Gomez-Lechon； Dubart-Kupperschmitt，A。hESC衍生的肝细胞移植可保护小鼠免受肝损伤。干细胞研究。那个2015，6，246. [CrossRef] [PubMed]

30. 扎卡里亚斯（D.G.） T.J.尼尔森； P.S.Mueller;胡克（Cook）诱导多能性的科学和伦理学：胚胎干细胞将变成什么？梅奥·克林。进程2011，86，634–640。 [CrossRef] [PubMed]

31. 高桥Yamanaka，S.通过确定的因子诱导小鼠胚胎和成年成纤维细胞培养物中的多能干细胞。 Cell 2006，126，663–676。 [CrossRef] [PubMed]

32. Vallier，L.将诱导的多能干细胞进行测试。纳特生物技术。 2015，33，1145–1146。 [CrossRef]

[考研]

33. 马里兰州马切托; Yeo，G.W.; O.Kainohana；马萨诸塞州马尔萨拉；盖奇（F.H.）; A.R. Muotri人类诱导的多能干细胞的转录特征和记忆保留。公共科学杂志2009，4，e7076。 [CrossRef] [PubMed]

34. 金，K。土井，A。温宝Ng，K .；赵荣; Cahan，P .；金，J。 M.J. Aryee；埃里希（美国）Yabuuchi，A .；等。诱导多能干细胞中的表观遗传记忆。自然，2010，467，285-290。[CrossRef] [PubMed]

35. 刘华;是的，Z。金，Y。Sharkis，S.；张永义从原代肝细胞生成内胚层衍生的人诱导多能干细胞。 Hepatology 2010，51，1810–1819。 [CrossRef] [PubMed]

36. K.Miura;冈田（Yokada）葵，T.;冈田高桥冲田中川，M.小柳市田边市大沼（M.等。诱导多能干细胞系安全性的变化。纳特生物技术。 2009，27，743–745。 [CrossRef] [PubMed]

37. 崔，S.M .；金，Y。刘华; Chaudhari，体育；是的，Z。张永义来自患者特异性诱导的多能干细胞的肝细胞的肝移植潜力。细胞周期2011，10，2423-2427。 [CrossRef] [PubMed]

38. 西野，K .;丰田章男;M.山崎井上;Y.河川濑; E. Chikazawa；阪口; H. Akutsu； Umezawa，A.人类诱导的多能干细胞随时间推移的DNA甲基化动力学。 PLoS基因。 2011，7，e1002085。 [CrossRef] [PubMed]

39. K.A. Hartjes;李旭Martinez-Fernandez，A .； Roemmich，A.J .； B.T.拉森； Terzic，A.；尼尔森（T.J.）通过多能性相关转录筛选进行的选择可将体细胞来源对iPSC分化倾向的影响降至最低。干细胞2014，32，2350–2359。 [CrossRef] [PubMed]

40. O.Bar-Nur；拉斯（Russ） Efrat，S。 Benvenisty，N.源自人胰岛β细胞的诱导性多能干细胞中的表观遗传记忆和优先谱系特异性分化。细胞干细胞2011，9，17–23。 [CrossRef] [PubMed]

41. M.Stadtfeld长谷，M.于蒂卡尔（J.威尔，G .；Hochedlinger，K.诱导产生的多能干细胞，没有病毒整合。科学2008，322，945–949。[CrossRef] [PubMed]

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