通过暴露于小分子刺激，细胞命运可以直接从可接近的细胞类型（例如，成纤维细胞）重新编程为功能性细胞类型。然而，迄今为止，尚未报道任何化学重编程方法能够成功生成功能性肝细胞样细胞，这些细胞可以重新填充肝组织，这使人们对化学重编程方法获得治疗应用所需细胞类型的可行性产生了怀疑。
2022年7月26日，北京大学赵扬团队在Hepatology（IF=17）在线发表题为“Direct chemical induction of hepatocyte-like cells with capacity for liver repopulation”的研究论文，该研究通过表型可塑性的化学诱导，提供了一个概念证明，证明小鼠成纤维细胞直接化学重编程为功能性肝细胞样细胞，使用培养基中的小分子混合物连续刺激主转录因子的内源性表达(TF) 与肝细胞发育相关，例如 Hnf4a、Nr1i2 和 Nr1h4。 RNA 测序 (RNA-seq) 分析、代谢测定和体内生理实验表明，化学诱导的肝细胞 (CiHeps) 表现出与原代肝细胞相当的活性和功能，特别是在肝脏再增殖中以挽救 Fah–/–Rag2–/–Il2rg–/– (FRG) 肝衰竭小鼠体内。
总之，该研究结果表明，直接化学重编程可以产生具有高质量生理特性的肝细胞样细胞，为在成纤维细胞中建立肝细胞特性提供了范例，并证明了化学重编程在器官/组织修复和再生疗法中的潜力。
再生医学的一个关键问题是开发简单有效的方法来获得功能性细胞类型。诱导多能干细胞 (iPSC) 的发现提供了一种有用的范例，通过在可接近的细胞类型如成纤维细胞中诱导多能性，通常通过多能性相关主转录因子 (TF) 的外源表达来产生各种功能性细胞类型。按照发展路线图，可以通过指导 iPSC 的分化来生成所需的细胞类型。 虽然有效，但这种创新是劳动密集型的，需要长期培养，并且伴随着潜在的致瘤副作用，掩盖了它的广泛应用。直接化学重编程可避免在 iPSC 诱导中引入潜在的致癌基因，最近已成为解决安全问题的潜在有效替代方法。此外，与转基因方法相比，化学方法还具有优势，因为小分子不会永久性地改变基因组（如转基因方法），它们易于操作、标准化用于细胞培养并且具有成本效益。多能干细胞 (CiPSCs) 的化学诱导已在小鼠和人类成纤维细胞中得到报道，这显示了从所有三个胚层分化成功能细胞类型的潜力。然而，化学重编程为多能干细胞并随后分化为功能性细胞类型是一个长期和逐步的过程，对未来的应用构成了障碍。化学诱导的谱系重编程可以促进功能细胞的产生而不进入多能性。然而，在实践中，直接化学重编程仅在有限的谱系中实现，例如神经元、星形胶质细胞、肌细胞和脂肪细胞。由于已知没有化学物质与特定细胞类型相关，因此尚不清楚化学重编程是否可以产生各种分化的功能细胞。
为了从成纤维细胞中获得肝细胞样细胞，需要使用 Foxa1/2/3、Hnf1a 等转基因，甚至 p19 敲低、p53 敲低或 c-Myc 过表达等致癌因子。转基因诱导肝细胞 (iHeps) 具有储存糖原、吸收低密度脂蛋白 (LDL)、分泌白蛋白 (Alb) 和摄取吲哚菁绿 (ICG) 的能力，并表现出显著的 P450 酶活性，例如 Cyp1a2、Cyp3a、和 Cyp2c，或者说有可能在 Fah–/–小鼠的肝脏中重新填充小鼠。尽管已经报道了化学方法从胚外内胚层 (XEN) 样或内胚层祖细胞诱导肝细胞样细胞，但几乎没有提供表征这些诱导细胞的证据，尤其缺乏肝脏再生的证据。因此，尽管化学重编程对临床应用具有吸引力，与转基因方法产生的细胞相比，目前尚不清楚化学方法是否可以从成纤维细胞中产生功能性肝细胞样细胞（更高的酶活性和肝脏再生潜力）。在这项研究中，使用优化的化学混合物和培养基化学诱导了富含肝细胞的主 TFs 的顺序表达，包括 Hnf4a。这种化学方法导致能够在体外进行药物代谢的功能性肝细胞样细胞的直接重编程和在体内 Fah-/- 小鼠的肝脏再增殖。有趣的是，单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 数据显示，角质形成细胞样和胃肠样细胞也与 CiHeps 一起被诱导。这些发现显示了重编程体细胞的化学和转基因方法的遗传调控基础的相似性。
参考消息：https://aasldpubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/hep.32686
来源于：iNature
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