科研人员首次证明利用化学小分子调控细胞信号通路

北京大学邓宏魁研究组、解放军总医院卢实春研究组以及复旦大学袁正宏研究组26日合作在《科学》(Science)杂志发表了题为《原代人肝脏细胞在体外的长期功能性维持》的研究论文，首次证明利用化学小分子调控细胞信号通路，实现功能细胞在体外的长期维持，并证实此肝细胞在体外支持乙型肝炎病毒(HBV)及丙型肝炎病毒(HCV)的长期持续感染。这项研究为大量制备功能成熟细胞及其应用提供了可能。

寻找有效的肝病治疗方法对于全人类，尤其对于中国显得非常迫切。据统计，全球遭受肝脏疾病困扰的人口约10亿，其中约4亿来自中国。同时，我国约有1.2亿人携带乙肝病毒，目前也还未找到有效的治愈方法。其中最重要的原因是，肝脏疾病的研究一直缺乏良好的体外模型，人肝原代细胞(PHHs)本应是理想的模型，但由于缺乏适合的培养条件，其在体外培养过程中，很短时间内就会发生形态和基因表达模式的变化，丧失肝细胞功能。

此外，缺乏适当的培养条件长期维持细胞功能，使得体外制备的由干细胞诱导分化所获得的功能细胞，很难获得成熟的功能，这是再生医学研究和应用中长期面临的挑战。在过去几十年里，研究者尝试改变培养材料，但始终未能建立一个简单、高效、稳定的功能细胞体外培养体系。

为解决这一问题，邓宏魁研究组以体外培养过程中快速失去功能的人原代肝细胞为研究对象，筛选到5种化学小分子的组合(5 compounds，5C)，利用它们在体外成功实现了肝细胞功能的长期维持。在长达一个月以上的培养过程中，5C组合抑制了肝细胞的去分化，维持了细胞整体基因表达谱与体内肝细胞的高度相似，并长期维持了白蛋白分泌、尿素合成、药物代谢等肝细胞的功能。

在邓宏魁研究组新建立的5C培养体系中，体外培养的肝细胞能合成与体内水平相似的药物代谢酶，并具有长期维持药物代谢能力，极大拓展了其在药物代谢、药物相互作用和药物毒性方面的应用。与此同时，邓宏魁研究组与袁正宏研究组合作，基于5C培养条件，成功建立了乙型肝炎病毒感染模型。这一模型的建立，对于乙肝病毒的深入研究与药物研发具有重要意义。更值得注意的是，5C培养条件下的肝细胞支持乙肝病毒的高效感染，并能够长期产生cccDNA，可作为理想的药物筛选模型，为治愈乙型肝炎带来了希望。

中国工程院院士闻玉梅指出，这种仅用5种化学小分子处理来体外长期培养人肝原代细胞的方法易于实现，极适用于药物的高通量筛选，为肝脏疾病的治疗提供了更为简便的研究工具，具有重大的现实意义。

据悉，北京大学邓宏魁教授、解放军总医院卢实春教授以及复旦大学袁正宏教授为该论文的共同通讯作者，向晨罡博士、杜媛媛博士以及孟高帆博士为该论文的共同第一作者。本工作获得了北大—清华生命科学联合中心、国家重点研发计划、国家自然科学基金等基金的大力支持。

作者：本报记者 晋浩天