猕猴多潜能成体肝前体细胞及猕猴ES 定向分化为胆管上皮细胞的研究

为解决供体器官的不足，以细胞移植为基础的替代疗法已成为治疗不可逆肝 脏疾病新的希望。 肝前体（干）细胞（Hepatic progenitor cellS，HPCs）和 胚胎干细胞（embryoic stem cells, ES）由于其特殊的细胞特性已成为细胞替 代治疗理想的种源细胞。 然而一方面包括人在内的灵长类动物的正常成体肝来 源的HPCs 的分离依然是很困难的；另一方面，ES 细胞来源的肝细胞和胆管细胞 的生成效率依旧很低。因此有必要建立稳定的高效的灵长类动物HPCs 细胞分离 培养体系及ES 细胞的肝细胞或胆管细胞分化体系以满足供体细胞的不足；这种 体系的建立还有利于研究肝细胞生物学如分化机制、自我更新机制等方面的重要 基础问题。 本研究以猕猴为实验模型，研究了正常成体肝来源的猕猴HPCs 分离、纯化 的条件，系统地鉴定了猕猴HPCs 的细胞特性和体内、外分化潜能，并评价了体 内移植效果。 同时以rES 为材料，建立了rES 高效分化为限定性内胚层 （definitive endoderm cells, DE）和胆管上皮细胞的分化体系。主要实验结 果包括：1）： FBS、EGF、HGF 及rat tail collagen (鼠尾胶原)是分离培养正 常成体猕猴来源的肝上皮前体细胞(rhesus monkey liver epithelial progenitor cells, mLEPCs)所必需的，mLEPCs 在此培养体系中至少可以扩增20 代或5 个月以上，并仍然保持原有的细胞特性；mLEPCs 呈现典型的上皮细胞形 态，并表达HPCs 细胞特有的表达模式即同时表达肝细胞和胆管细胞相关基因 （ALB，APOH，CX43，IB4）或蛋白（CK7，CK8，CK18）；在适宜的分化体系下， mLEPCs 可分化为功能性的肝细胞，形成具有胆管上皮细胞的胆管样结构，并能 转分化形成肌肉样细胞、肌样成纤维细胞及少突样细胞；移植入肝损伤的免疫抑 制的小鼠体内后，mLEPCs 能参与受体肝组织的再生，并能分化成ALB 阳性的肝 细胞；体内定位发现mLEPCs 与胆管区的细胞有相似的免疫原性，提示mLEPCs 可能来源于胆管区。2）：rES 在高浓度的acitvin A（100ng/ml）和低浓度的血 清(1%)单层诱导体系下可定向分化得到高比率的限定性内胚层细胞（definitive endoderm cells，DE 细胞）(约80%)； 高比率的DE 细胞的得到还与rES 细胞的接种密度相关；BMP4 和FGF1 可诱导DE 细胞高效向胆管上皮细胞分化（约90%）， 但并不能得到肝细胞；而Notch 信号通路可维持DE 细胞的存活，并决定着DE 细胞向胆管细胞分化，在Notch 信号通路失活的情形下，即使存在BMP4 和FGF1 都不能促使DE 细胞向胆管细胞分化。 本实验首次成功建立了正常猕猴成体肝HPCs 分离培养体系，证实了分离得 到的猕猴肝上皮前体细胞不但具有正常HPCs 的增殖活力和参与受体肝组织的再 生能力，而且还具有三个胚层的分化潜能，这一结果将为以HPCs 为基础的细胞 替代治疗人类肝脏疾病的实现提供了可能，并首次证明了HPCs 也可以像某些少 数成体干细胞一样具有三个胚层得分化潜能。 此外，本研究建立了rES 高效定 向分化为DE 细胞和胆管细胞的分化体系，这一方法的建立将促进灵长类动物的 DE 细胞的发育机制研究，同时也可为高比率的内胚层功能细胞（如胰岛细胞、 肝细胞、肺细胞）的获得提供丰富的种源细胞和平台。