J Hepatol丨谢欣团队发现细胞因子IL-22支持小鼠和人肝细胞体外长期扩增|il|免疫性疾病|小鼠属|扩增|细胞体|细胞因子|肝细胞|谢欣

肝细胞在临床治疗和药物研发中具有重要的应用价值。然而，原代肝细胞来源有限，且难以在体外扩增，这一直是制约其广泛应用的关键瓶颈。近期虽有研究发现利用小分子化合物、细胞因子等策略可以实现肝细胞的体外扩增，但现有培养体系仍较为复杂，长期培养的肝细胞往往功能衰退。鉴于肝细胞重要的应用价值，开发简便、高效的肝细胞体外扩增策略具有重要意义。

中国科学院上海药物研究所谢欣研究员团队长期致力于肝细胞体外扩增的研究。该团队于 2022 年报道了包含 IL - 6 的培养条件可以支持小鼠原代肝细胞体外大量扩增和功能维持。近日，该团队进一步发现，细胞因子IL-22可支持小鼠和人原代肝细胞的体外大量扩增和功能维持。研究成果题为IL-22 supportslong-termexpansionofmouseandhuman hepatocytes发表于Journal of Hepatology期刊上。

在此项研究中，研究人员首先从发现体内调节肝再生的细胞因子出发，发现在肝切除再生和肝细胞移植模型中，细胞因子 IL - 22 的表达均显著上调。将 IL - 22 添加到小鼠原代肝细胞的培养体系中，小鼠肝细胞可稳定扩增超过 30 代。通过实验及估算，小鼠肝细胞在 150 天内扩增超 10³⁰ 倍。肝细胞在增殖过程中会去分化为肝祖细胞（ IL - 22 induced hepatocyte progenitor cells, IL - 22 -iHPCs ），并且 IL - 22 -iHPCs 可再分化为成熟的肝细胞（ I L - 22 induced mature hepatocytes, IL - 22 -iMHs ）。为验证扩增后的肝细胞的功能，研究团队将扩增 30 代后的 IL - 22 -iMHs 移植到酪氨酸血症模型小鼠（ Fah -/- 小鼠）肝脏中，结果表明 IL - 22-iMHs 能显著提高 Fah ⁻/⁻ 小鼠存活率，并在移植 60 天后重建 Fah -/- 小鼠 ~ 90% 的肝脏。机制研究表明， IL - 22 主要通过激活 Stat3 信号通路和其下游关键转录因子 Bhlha15 和 Arntl2 诱导肝细胞去分化和增殖。敲除 Stat3 基因后， IL - 22 的促增殖作用几乎被完全阻断。在肝细胞中特异性表达转录因子 Bhlha15 和 Arntl2 ，则可在不依赖 IL - 22 条件下诱导肝细胞长期增殖。

进一步的研究发现，包含 IL - 22 的培养体系同样能诱导人原代肝细胞去分化为可增殖的肝祖细胞（ IL - 22 induced human hepatocyte progenitor cells ， IL - 22 - h iHPCs ）。单克隆增殖实验表明，单个 IL - 22 - h iHPC 可在 7 天内增殖至超过 600 个细胞。 IL - 22-hiHPC 可连续传代 5 次左右，在约 30 天内，细胞数目累计扩增 10³ 至 10⁴ 倍（根据供体不同）。来自两位年龄小于 30 岁的年轻供体的肝细胞表现出更强的增殖能力，在 30 天内扩增超过 6×10⁴ 倍。 IL - 22 - h iHPC s 可分化为成熟的肝细胞（ IL - 22 induced human mature hepatocytes, IL - 22 - h iMHs ），高表达 AAT 、 CYP7A1 等肝细胞标志蛋白。将 IL - 22-hiMHs 移植至免疫缺陷型 Fah -/- 小鼠（ NPG- Fah -/- 小鼠）肝脏后， IL - 22-hiMHs 能显著提高 NPG- Fah -/- 小鼠的存活率，并在移植 60 天后重建 NPG- Fah -/- 小鼠 30 % 以上的肝脏。

综上，本研究建立了基于细胞因子 IL - 22 扩增小鼠和人肝细胞的新方法。同时阐明了 “ IL - 22 - Stat3 - Bhlha15/Arntl2 ”信号轴调控肝细胞去分化和增殖的分子机制。相较于以往复杂的培养方案， IL - 22 体系成分明确、操作简便、为大量利用肝细胞进行的药物研发和临床治疗奠定了基础。