诱导多能干细胞(iPS细胞)是近年发现一类具有和胚胎干细胞特性相似的干细胞,其来源于体细胞并具有多向分化潜能,具有避免免疫排斥、不涉及伦理道德等优势,具有重要的临床应用和研究价值。干细胞在体内的种植、分化及发挥作用受所处病理微环境的调控,其与微环境的相互作用目前尚缺乏深入研究。我们拟利用腺病毒载体将Oct4, Sox2, Klf4 和Utf1基因导入大鼠成纤维细胞诱导成iPS细胞,经体外淤胆血清筛选、诱导为肝干细胞后,SPIO和PKH26双重标记,在造模不同阶段经门静脉移植入肝纤维化大鼠模型中,活体示踪肝干细胞在体内各脏器的种植和分布,采用组织学、免疫细胞化学、Western blot等技术,观察移植细胞对纤维化病理微环境的影响,同时研究病理环境对其在肝脏中的种植、分化的影响,了解iPS细胞来源的肝干细胞在肝纤维化发生过程中所起的作用及机制,从而为肝纤维化的治疗提供新的思路。
Cell transplantation;liver fibrosis;induced pluripotent stem cells;hepatocyte-like cells;
目的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)具有与胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)相似的表型和功能,能多向分化特别是向肝细胞方向分化,从而成为肝病治疗最有希望的细胞。本研究探讨iPSCs诱导分化的肝细胞样细胞(hepatocyte-like cells, HLCs)移植对CCl4所致肝纤维化大鼠的影响。方法利用诱导因子通过三步法将大鼠iPSCs向肝系细胞方向分化,从基因和蛋白水平评估HLCs标志表达和功能。体外将iPSCs-HLCs移植入CCl4诱导的肝纤维化大鼠体内,通过检测肝功能、肝星状细胞(hepatic stellate cell, HSC)活化、细胞外基质(extracellular matrix, ECM)合成与降解、肝细胞增殖等指标,评价其对大鼠肝纤维化的影响。结果培养诱导20天的大鼠iPSCs分化为HLCs,表达肝系细胞标志白蛋白(albumin, ALB)、甲胎蛋白(α-fetoprotein, AFP)、细胞角蛋白8、18、19(cytokeratin 8,18, 19, CK8, 18, 19)和肝细胞核因子-4α (hepatocyte nuclearfactor-4α, HNF-4α),并且具有糖原贮备、尿素分泌、靛青绿(indocyanine green, ICG)和低密度脂蛋白(low-density lipoprotein, LDL) 摄取能力。体内研究显示,与模型组相比,细胞移植组大鼠肝功能改善,胶原面积减少,?-平滑肌肌动蛋白(?-smooth muscle actin, α-SMA)、转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1, TGF-β1)蛋白和I、III胶原(collagen types I, III, COL I, III)mRNA表达下降,基质金属蛋白酶-2、3、9 (matrix metalloproteinase-2、3、9, MMP-2、3、9),肝细胞生长因子(hepatic growth factor, HGF)mRNA 表达上调。结论利用诱导因子通过三步法可有效地将大鼠iPSCs诱导分化为HLCs。iPSCs-HLCs移植能有效抑制大鼠肝纤维化,改善纤维化大鼠肝功能。