مهندسی بافت کبد از سلول های بنیادی پرتوان القایی: اولین گام در ایجاد اندام های جدید برای پیوند ؟

کمبود بحرانی اندامهای اهدایی برای درمان نارسایی های ارگان درمرحله نهایی، نیاز مبرم به تولید ارگان از سلولهای بنیادی پرتوان القایی ( iPSCs ) را برجسته می کند. با وجود گزارش های بسیاراز توصیف عملکردی تمایز سلولی ، هیچ مطالعه ای موفق به تولید اندام سه بعدی عروقی مانند کبد نشده است . دراینجا ما تولید کبد عروقی عملکردی انسان را ازسلول های iPSCs  با پیوند جوانه های کبدی ایجاد شده در شرایط in vitro (iPSC-LBs ) نشان دادیم. سلول های کبدی مشخص ( سلول های اندودرمی نابالغ متعهد شده به یافتن سرنوشت سلول های کبدی ) درجوانه کبدی سه بعدی ایجاد شده از سلول های iPSC با تکرارواکنش های ارگانوژنیک بین سلول های اندوتلیالی و مزانشیمی خود سازماندهی شدند. رنگ آمیزی ایمنوهیستوشیمی و آنالیز بیان ژن شباهتی را بین رشد آزمایشگاهی iPSC-LBs  و جوانه کبدی درIn vivo  نشان داد. عروق انسانی در پیوندهای iPSC -LB با اتصال به عروق میزبان ظرف 48 ساعت فعال شدند. تشکیل عروق عملکردی، بلوغ  iPSC-LBs  را به بافت هایی شبیه به بافت کبد بالغ تحریک کرد. بافت بسیار متابولیک مشتق از سلول های iPSC  ، اعمال ویژه کبدی مانند تولید پروتئین و متابولیسم داروی مختص انسان را بدون جایگزینی کبد گیرنده انجام داد. علاوه براین، پیوند مزانتریک iPSC-LBs  ، مدل نارسایی کشنده کبدی القاء شده توسط دارو را نجات داد. به دانش ما، این اولین گزارش نشان دهنده تولید یک ارگان عملکردی انسان از سلولهای بنیادی پرتوان القایی است. اگرچه تلاش ها باید به منظور استفاده ازاین تکنیک  ها برای درمان بیماران انجام شود، این اثبات مفهوم پیوند جوانه اندامی یک روش امیدوار کننده جدید را برای مطالعه طب ترمیمی  فراهم می کند.

Hepatology. 2013 Oct 1. doi: 10.1002/hep.26737. [Epub ahead of print]

Engineering liver tissue from induced pluripotent stem cells: A first step in generating new organs for transplantation?

Fox IJ, Duncan SA.

Source

Department of Surgery, University of Pittsburgh School of Medicine, McGowan Institute for Regenerative Medicine, and Children's Hospital of UPMC, Pittsburgh PA.

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. (Hepatology 2013).

PMID: 24114924