人胚胎干细胞来源的肝细胞的体外成熟及机制研究
批准号:
32100642
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
孙平新
依托单位:
学科分类:
干细胞应用
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙平新
中文摘要
人工肝技术有望成为肝移植的有效替代疗法,其应用的主要瓶颈在于如何短时间大量获得功能成熟的肝细胞。人多能干细胞是再生医学的重要细胞资源,然而目前人多能干细胞来源的肝细胞仅具有有限的白蛋白合成量、尿素生成量及药物代谢能力,其更类似于胎儿或新生儿时期的肝细胞,而非成人肝细胞。如何促进其进一步成熟达到与成人肝细胞功能相当的状态仍是一个悬而未决的问题。申请人前期研究中实现了二维培养条件下维持原代肝细胞的体外长期培养并揭示了机械张力导致的去分化机制。该研究提示了二维培养条件下获得成熟肝细胞需要抑制“机械张力导致的去分化”。以此为基础,申请人拟将肌动蛋白聚合抑制剂Latrunculin B和非肌肉肌球蛋白II ATPase抑制剂Blebbistatin作为基础,通过叠加筛选策略发现活性小分子促进人胚胎干细胞来源的肝细胞的成熟,从而建立促进肝细胞功能成熟的培养体系,并对肝细胞成熟的分子机制进行研究。
英文摘要
Artificial liver technology is expected to become a promising alternative therapy for liver transplantation, and the main bottleneck of its application lies in how to obtain a large number of mature hepatocytes in a short time. Human pluripotent stem cells (hPSCs) are important cell resources in regenerative medicine. However, the hepatocytes derived from hPSCs now only have limited albumin synthesis, urea production and drug metabolism capacity, which are more similar to fetal or neonatal hepatocytes than adult hepatocytes. How to promote the further maturation of the hepatocytes derived from hPSCs to achieve the same function as adult hepatocytes is still an open question. In the previous study, we achieved the long-term culture of primary hepatocytes in vitro under two-dimensional culture condition, and revealed the mechanism of dedifferentiation caused by mechanical tension. This study suggests that it is necessary to inhibit the dedifferentiation induced by mechanical tension for obtaining mature hepatocytes under two-dimensional culture condition. Based on it, we intend to use actin polymerization inhibitor latrunculin B and non-muscle myosin II ATPase inhibitor Blebbistatin as the basis, and find active small molecules that can promote the maturation of hepatocytes derived from human embryonic stem cells by iterative screening strategy, so as to establish a culture system which can promote the functional maturation of hepatocytes, and study the molecular mechanism of hepatocytes maturation.
肝细胞移植、人工肝技术有望成为肝移植的有效替代疗法,然而其广泛应用的主要瓶颈在于如何可靠地大量地获得成熟肝细胞。人多能干细胞是再生医学的重要细胞资源,然而目前人多能干细胞来源的肝细胞仅具有有限的白蛋白合成量、尿素生成量及药物代谢能力,其更类似于胎儿或新生儿时期的肝细胞,而非成人肝细胞。.申请人在前期研究基础上建立了人多能干细胞经肝母细胞分化为肝细胞的培养体系,尽管人多能干细胞来源的肝细胞能够高表达肝细胞标志基因,但其表达水平仍低于新鲜分离的原代肝细胞。同时我们还发现了人多能干细胞来源的肝细胞高表达YAP下游靶基因。申请人前期研究时发现了原代肝细胞体外培养时机械张力诱导的YAP活化触发了肝细胞的体外去分化,抑制YAP活化可维持肝细胞的功能。因此,我们利用原代肝细胞体外去分化体系进行了抑制YAP转录复合物的化学筛选,并发现了小分子化合物V+B组合可以通过抑制YAP转录复合体维持肝细胞功能,并能够将已经发生去分化的肝细胞再次分化为功能成熟肝细胞。接下来我们验证了小分子化合物V+B组合对于肝细胞的分化和功能成熟的影响。结果显示该组合不能够促进肝母细胞向肝细胞的分化,却能够降低人多能干细胞来源肝细胞中YAP靶基因的表达,促进人多能干细胞来源肝细胞的功能成熟。此外,申请人还建立了全化学合成体系可维持小鼠和人肝母细胞的体外稳定自我更新,有助于降低肝母细胞体外扩增培养的成本和大规模应用;构建了人胚胎干细胞HNF4A-EGFP-blast报告基因细胞系,为后续进一步筛选其他化合物组合及肝细胞成熟分子机制研究提供了可靠的细胞筛选平台。.综上,本研究对于抑制YAP转录复合体发挥作用的机制研究有助于加深肝细胞体外成熟机制的认识;成熟肝细胞不仅可以为肝细胞移植、人工肝等技术提供充足的高质量肝细胞来源,也可用于构建肝脏疾病、药物筛选、药物毒性检测的细胞模型。
国内基金
海外基金