رگزایی و عملکرد کبد انسان در پیوند جوانه اندامی  مشتق از iPSC
کمبود بحرانی اندامهای اهدایی برای درمان نارسایی فاز نهایی ارگان ها ، نیاز مبرم به تولید ارگان از سلولهای بنیادی پرتوان القایی  (iPSCs) انسانی را برجسته می کند . با وجود گزارش های بسیار از توصیف تمایز عملکردی سلولی ، مطالعات در تولید اندام سه بعدی عروقی مانند کبد موفق نبوده است. در اینجا ما تولید کبد عروقی و عملکردی از سلولهای iPSCs انسانی را بوسیله پیوند جوانه های کبدی ایجاد شده در شرایط آزمایشگاهی (iPSC-LBs) نشان دادیم. سلول های کبدی تخصصی(سلول های اندودرمی نابالغ تعیین سرنوشت شده برای ردیابی سرنوشت سلول های کبدی) به داخل iPSC-LBs  سه بعدی با تکرار واکنش های ارگانوژنیک بین سلول های اندوتلیالی و مزانشیمی خود سازماندهی شدند. رنگ آمیزی ایمونوهیستوشیمی و آنالیز بیان ژنی شباهتی را بین رشد  iPSC-LBs در شرایط آزمایشگاهی و رشد جوانه های کبدی در بدن نشان دادند. عروق انسانی در پیوند های iPSC-LBs  با اتصال به عروق میزبان طی 48 ساعت فعال شدند. تشکیل عروق عملکردی، بلوغ iPSC-LBs  را به داخل بافت همانند کبد بالغ تحریک کرد. بافت بسیار متابولیک مشتق از iPSC ، فعالیت های ویژه کبدی مانند تولید پروتئین و متابولیسم داروهای ویژه انسانی را بدون جایگزینی کبد گیرنده نشان داد. علاوه براین، پیوند داخل مزانتری iPSC-LBs  سبب نجات یک مدل نارسایی کشنده کبدی القاء شده توسط دارو شد. با توجه به دانش ما، این اولین گزارشی است که تولید ارگان عملکردی انسانی از سلولهای بنیادی پرتوان القایی را نشان می دهد. اگرچه تلاش ها باید منجر به انتقال این تکنیک برای درمان بیماران شود، این اثبات شواهد مفهومی از پیوند جوانه اندامی یک روش جدید امیدوارکننده را برای طب ترمیمی فراهم می کند. 

Nature. 2013 Jul 3. doi: 10.1038/nature12271. [Epub ahead of print]

Vascularized and functional human liver from an iPSC-derived organ bud transplant.

Takebe T, Sekine K, Enomura M, Koike H, Kimura M, Ogaeri T, Zhang RR, Ueno Y, Zheng YW, Koike N, Aoyama S, Adachi Y, Taniguchi H.

Source

1[ Department of Regenerative Medicine, Yokohama City University Graduate School of Medicine, 3-9 Fukuura, Kanazawa-ku, Yokohama, Kanagawa 236-0004, Japan ]2[ Advanced Medical Research Center, Yokohama City University, Yokohama, Kanagawa 236-0004, Japan.

Abstract

A critical shortage of donor organs for treating end-stage organ failure highlights the urgent need for generating organs from human induced pluripotent stem cells (iPSCs). Despite many reports describing functional cell differentiation, no studies have succeeded in generating a three-dimensional vascularized organ such as liver. Here we show the generation of vascularized and functional human liver from human iPSCs by transplantation of liver buds created in vitro (iPSC-LBs). Specified hepatic cells (immature endodermal cells destined to track the hepatic cell fate) self-organized into three-dimensional iPSC-LBs by recapitulating organogenetic interactions between endothelial and mesenchymal cells. Immunostaining and gene-expression analyses revealed a resemblance between in vitro grown iPSC-LBs and in vivo liver buds. Human vasculatures in iPSC-LB transplants became functional by connecting to the host vessels within 48 hours. The formation of functional vasculatures stimulated the maturation of iPSC-LBs into tissue resembling the adult liver. Highly metabolic iPSC-derived tissue performed liver-specific functions such as protein production and human-specific drug metabolism without recipient liver replacement. Furthermore, mesenteric transplantation of iPSC-LBs rescued the drug-induced lethal liver failure model. To our knowledge, this is the first report demonstrating the generation of a functional human organ from pluripotent stem cells. Although efforts must ensue to translate these techniques to treatments for patients, this proof-of-concept demonstration of organ-bud transplantation provides a promising new approach to study regenerative medicine.

PMID: 23823721