注射肝细胞患者长出新肝脏这不是科幻,医生正在这么做-北极星网

注射肝细胞患者长出新肝脏这不是科幻,医生正在这么做

注射肝细胞,患者长出新肝脏,这不是科幻,医生正在这么做

如果一切顺利,患者最多长出5个“迷你肝脏”。

2024 年 4 月 2 日,细胞疗法公司 LyGenesis 宣布其肝细胞移植疗法的 IIa 期临床研究完成了首位患者给药。这一临床试验于 2020 年获得 FDA 批准,拟用于不适合肝移植的终末期肝病患者的治疗。研究计划入组 12 名患者,预计于 2025 年可获得研究完整数据,并将于 2026 年公布研究结果。注射肝细胞,患者长出新肝脏,这不是科幻,医生正在这么做。

3月25日美国休斯敦,临床医生在一台手术中将5000万个肝细胞注入患者体内,如果进展顺利,这名终末期肝衰患者将长出一个全新的肝脏。

这种治疗方式被称为“再生细胞移植疗法”,由美国生物科技公司LyGenesis研发,目前已推进至2A期临床试验,并完成了全球首例患者给药,近日患者顺利出院。

在人体中培育出新的器官正在成为现实。“这是再生医学领域的一个里程碑。肝再生是组织再生中尤其困难的一个方向,几十年来都没有重大进展。”再生医学专家、南京大学生命科学院副院长董磊教授告诉“医学界”,他和团队正致力于在动物脾脏中再生出有生理功能的肝脏。

作为终末期肝病(ESLD)的潜在治疗方法,注射5000万个肝细胞只是LyGenesis的第一步计划。在接下去的临床试验中,其他患者最多将被注射2.5亿个肝细胞,长出5个迷你肝脏,以替代坏死的原肝脏工作。

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含有5000万个肝细胞的细胞溶液

用淋巴结“孵化”肝脏

肝脏具有很强的再生能力,即便被切除一半,剩余的健康组织也能在几个月内恢复到原始肝的大小。可如果肝损伤过于严重,肝移植可能就是患者的唯一选择。注射肝细胞,患者长出新肝脏,这不是科幻,医生正在这么做。

但对于一些年迈,或患有合并症等的患者,他们的健康状况并不一定能支持移植手术。另一方面,供体器官短缺是全球器官移植最大的障碍,合适的移植肝并非总能及时出现。因此,机械器官、异种生物器官移植和器官再生,已成为三大革命性的器官疾病解决方案。

根据LyGenesis的计划,研究人员要先从捐赠的肝脏中分离出肝细胞,并将其注射到患者受损肝脏附近的淋巴结中,一个供肝可以同时给几十名患者使用。同时,供肝还可以是“不完美”的,它也许匹配不到合适患者,又或者存在组织缺陷要被“丢弃”,但在再生疗法中,研究人员只需取供肝中一部分健康的组织,就可以用于治疗。

在3月25日首例患者的手术中,医生将一根末端带有摄像头的柔性细管穿过患者的喉咙,穿过消化道,并联合超声识别出了肝脏附近的一个目标淋巴结,5000万个肝细胞随之注入。

一旦注射完成,受损肝组织发出的“求救信号”就会抵达目标淋巴结,指导新的肝细胞在淋巴结内孵化、生长。按照前期动物实验的结果,随时间推移,淋巴结会完全消失,最终发育成高度血管化的迷你肝脏,过滤血液,支持原生肝脏的功能。

根据《自然》报道,目前首例受试者已经出院,需要长期服用免疫抑制剂对抗排斥反应。研究人员还需要几个月的时间,判断术后迷你肝脏的发育和功能情况,以持续推进试验开展。

值得一提的是,LyGenesis还宣布和另一家再生医学公司iTolerance展开合作,目前正在开发一种技术,“使异位肝脏能够在不需要免疫抑制的情况下生长。”

器官再生

“这种疗法会成为再生医学的一个里程碑......有助于扭转当前的器官供需失衡,向有利于患者的方向倾斜。”公司首席执行官MichaelHufford博士在新闻稿中表示。LyGenesis的“野心”并不仅仅满足于再生肝脏,通过类似的方法,他们还在动物的淋巴结中培养了胸腺、肾脏和胰腺。

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LyGenesis目前的产品管线

“从技术层面,LyGenesis的疗法并不存在绝对难点,关键在于发现了一个能实现体内肝再生的新策略,又经过十多年的验证,首次推进到临床试验阶段。”董磊告诉“医学界”。肝再生研究迄今已有几十年历史,但全球范围内,真正在临床阶段有进展的研究凤毛麟角。

“最常规的做法之一是传统的组织工程方案,即先用生物材料搭建一个人工的模拟组织基质结构的‘框架’,然后在框架中植入功能细胞,通过体外或体内的培育,使这一结构发育成有功能的组织或器官。”

“但这一方案始终未能在肝脏这一类大型复杂器官的再生中获得突破,其中最核心的挑战是血管化,即如何在人工培育组织中生成足够的功能完善的血管,并与人体循环系统整合。”董磊说。

既然难以“制造血管”,科学家随后将目光转向利用自体组织。《浅析类器官与肝脏再生研究进展》一文指出,可在肠系膜、脾脏或肾包膜下进行异位移植,这些类器官可形成具有功能性血管的独立“迷你肝脏”单元,新生血管自发地整合到宿主的血管系统中。

LyGenesis联合创始人Eric Lagasse博士就是其中一员。2012年,他和团队在《自然·生物技术》发布研究,表明将肝细胞注射到小鼠淋巴结12周后,重新长出了肝块,小鼠也从致命的肝功能衰竭中缓解。

“人体有超过500个淋巴结,淋巴结内具有良好的血供环境,有一些独特的组织构造,比较适合用于组织再生。”董磊说。为了进一步推进临床转化,2017年LyGenesis公司正式成立,并接连在小鼠、猪和狗的淋巴结中培育出了迷你肝脏。

在猪的迷你肝脏中,Eric Lagasse团队发现了运输胆汁的细胞。在小鼠实验中,团队发现如果受损的原位肝剩余足够的健康组织,一些新植入的肝细胞会从淋巴结迁回,帮助原肝再生和愈合。此时,新的迷你肝脏会对应缩小,使肝脏组织的总量保持平衡。

2020年,美国FDA批准了此次临床试验。但根据《自然》报道,目前还不清楚人类的“迷你肝脏”到底会长到多大。同时,针对不同类型的肝病,需要用到多少个淋巴结,长出几个肝脏,还需要进一步评估。

根据研发团队的预测,迷你肝脏只要能起10%-30%的原肝辅助作用,就足以对患者产生重大影响。比如它可以帮助代谢血氨——在终末期肝病中,氨会在血液中积聚并进入大脑,导致混乱、情绪波动,甚至昏迷。

“迷你肝脏可能无法缓解所有终末期肝病的并发症,比如严重的门静脉高压。”英国爱丁堡大学肝病学家Stuart Forbes对《自然》分析,“但它提供了一个‘权宜之计’,帮助患者等待肝脏移植。”

“很难说迷你肝脏能完全替代原肝脏。在淋巴结中培育肝组织,最大挑战是单个淋巴结体积太小,容纳不了太大的肝组织。”董磊同样对“医学界”分析,“人肝有上百亿个肝细胞,而一个淋巴结只注射了5000万个。假设要拿出人体10%-20%的淋巴结进行培育,可能会对免疫系统带来很大损伤。”

“因此他们这个策略要真正在体内发挥出肝脏的生理功能,未来需要克服的障碍就是如何提升能够植入体内,且能存活下来的肝细胞数量。肝脏是高度依赖体积的器官,如果肝细胞总量不够,就不太可能有显著的生理作用。”董磊说。

据了解,LyGenesis本次临床试验共招募了12名患者,后续还有“中剂量组(1.5亿个肝细胞)”和“高剂量组(2.5亿个肝细胞)”,最多将有5个淋巴结同时发育成迷你肝脏,最终试验结果预计在2026年初公布。

能解决什么问题?

“器官再生的策略有很多,通过向现有的器官中植入目标功能性细胞或组织结构单元,是一个重要方向,目前也只有这一技术方案能够解决体内血管化的问题。”董磊告诉“医学界”,在这个方向上,胰岛在肝脏中的再生进展相对最快,目前已经建立了标准的细胞获取、纯化流程,或将最快实现临床应用。注射肝细胞,患者长出新肝脏,这不是科幻,医生正在这么做。

“其他大型复杂器官的再生进展都比较缓慢。以心脏为例,它是一个高度依赖结构的器官,若把一群心肌细胞‘堆’在一起,无论在微观还是宏观结构方面,都难以长成原心脏的样子。”董磊说,而肝脏的代谢功能对结构依赖程度较低,可以通过简单的细胞移植和组织发育,来实现其部分功能。

但肝脏的问题在于,它实在是太大了。肝脏是人体最大的内脏器官,一个成年男性的肝脏大约有1.5kg。

“事实上,LyGenesis的肝再生疗法也降低了临床目标,即迷你肝脏能起到辅助或短期支撑作用就算成功。”董磊说,“要造出具有完备生理功能的肝脏,需要寻找内部空间更大,且能容纳肝组织在其中生长发育的移植场所,目前人体内能匹配的只有脾脏。脾脏血供丰富,组织结构疏松,内部空间很大,容易在其中培育出接近天然肝脏一半大小的肝组织。”

据悉,董磊团队从2012年就启动了在脾脏内进行肝再生的研究。2020年6月,联合澳门大学,团队在ScienceAdvance上发布研究成果,经肝细胞移植成功将小鼠的脾脏改造成了具有肝功能的器官。2022年1月,发表于GUT的论文进行了技术升级,利用重编程技术,不依赖移植,直接让小鼠脾脏发育成肝组织。

在上述实验中,小鼠在90%肝切的情况下,仅依赖脾脏中再生肝组织的支持得以存活,证明在脾脏中再生出的肝组织,由于体积可以长得很大,所以具有比较完备的生理功能。

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但董磊坦言,项目还处于基础研究的优化阶段,离临床转化尚有一定距离。他认为,终末期肝病患者往往处于非常差的健康状态,迫切需要肝功能的支撑,或难以接受比较耗时的再生方案。因此,在淋巴结或脾脏中进行肝再生,更为合理的临床应用场景或在于单基因遗传性肝病。

“肝脏参与代谢过程繁多,任何一个代谢途径的关键基因出现问题,包括尿素代谢异常、铜代谢异常、乳酸代谢障碍等,不加以治疗可能最终诱发终末期肝病。”董磊分析,若在疾病早期,能在患者体内培育出“第二个”肝互相配合,原肝发挥其他正常功能,新肝脏则只矫正有缺陷的单基因遗传病,那诸多遗传肝病或许能得到一个统一的解决方案。

同时,基于自体细胞的肝再生,理论上可避免移植排斥,对患者来说非常有意义。

“这项研究非常具有挑战性,需要生物学、基础和临床医学、干细胞、基因编辑、生物材料等多个领域的通力配合。”董磊说,“这也是此次临床试验的意义所在。作为一个先行者,它让学界和监管机构意识到,目前有一个不同于传统组织工程学的思路,有望在肝再生领域实现重要突破。”注射肝细胞,患者长出新肝脏,这不是科幻,医生正在这么做。