摘要：肝脏，人体的“超级工厂”，每天默默工作，帮助我们消化食物、清除毒素、调节血糖。然而，肝脏疾病却悄然威胁着全球数百万人的健康，从急性肝衰竭到慢性肝病，再到遗传性代谢紊乱，这些疾病给患者和家庭带来了沉重的负担。目前，肝移植虽是有效的治疗手段，但器官短缺和免疫抑制等
肝脏，人体的“超级工厂”，每天默默工作，帮助我们消化食物、清除毒素、调节血糖。然而，肝脏疾病却悄然威胁着全球数百万人的健康，从急性肝衰竭到慢性肝病，再到遗传性代谢紊乱，这些疾病给患者和家庭带来了沉重的负担。目前，肝移植虽是有效的治疗手段，但器官短缺和免疫抑制等问题，让许多患者望而却步。
如今，细胞治疗这一新兴技术，为肝脏疾病患者带来了新的希望。它通过移植健康的肝细胞来修复受损的肝脏，具有创伤小、免疫反应低等优势。但细胞治疗也面临诸多挑战，比如细胞来源、功能成熟度和安全性等问题。接下来，让我们一起深入了解细胞治疗的奥秘，探索它如何为肝脏疾病患者带来新的曙光。
文章介绍
题目：肝脏疾病的细胞治疗：过去、现在和未来
杂志：Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology
影响因子：IF=46.4
发表时间：2025年3月
#1
研究背景
Background
肝脏疾病是全球重大健康问题，每年致死超200万人，占全球死亡人数的4%。肝移植虽是晚期肝病的有效手段，但受限于器官短缺和免疫抑制问题。细胞治疗作为一种潜在替代方案，通过移植成熟肝细胞恢复肝脏功能，具有侵入性小、免疫抑制需求低等优势。
以往研究多聚焦于原代肝细胞移植，但其存在体外培养困难、移植后存活率低及供体短缺等问题。为突破这些限制，研究者开始探索其他细胞来源，如人类多能干细胞（hPSC）衍生的肝细胞、化学诱导的肝脏祖细胞（CLiP）和肝脏类器官等。
尽管细胞治疗在肝脏疾病治疗中展现出巨大潜力，但仍面临诸多挑战，包括大规模细胞生产的难题、免疫抑制需求、细胞功能长期稳定性等。此外，不同细胞来源的优势与局限性也需进一步评估。
本文回顾了肝脏细胞治疗的历史、现状与未来发展方向，探讨了不同细胞来源的优势、挑战及针对不同类型肝脏疾病的治疗策略，旨在为未来的研究和临床应用提供指导。
#2
研究结果
Results
1. 肝脏疾病及相应的细胞治疗策略
1.1 急性药物性肝病
暴发性肝衰竭（ALF）由多种因素引起，如病毒感染、毒性损伤、药物性肝损伤等，与高死亡率相关。目前治疗主要依赖紧急肝移植和小分子药物治疗，但预后仍具挑战性。细胞治疗作为一种潜在的桥接疗法，旨在提供基本肝脏功能，直到患者自身肝脏再生或接受移植。
Dhawan等的研究表明，微胶囊化的肝细胞移植在急性肝衰竭患儿中具有安全性和可行性。然而，ALF的病因学可能影响细胞治疗效果，且需区分ALF与急性慢性肝衰竭，后者因肝硬化背景，再生能力受限，细胞治疗策略需调整。
1.2 遗传代谢病
遗传性肝病（IMD）包括近70种单基因疾病,总发病率约为1/800至1/2500。许多IMD需要通过肝移植来恢复代谢功能，但这种方法存在手术风险、供体短缺、排斥反应和免疫抑制等问题。
肝细胞移植作为一种替代方案，只需替换5-10%的肝脏即可纠正疾病表型。全球已有100多名患者接受肝细胞移植治疗各种遗传性肝病。AAT缺乏症由Z等位基因的纯合遗传引起，导致AAT折叠缺陷和蛋白质聚合物形成，与新生儿肝炎、肝硬化和肝细胞癌有关。
尽管肝细胞移植在治疗AAT缺乏症方面显示出希望，但由于供体细胞数量有限、质量差以及需要长期免疫抑制，其临床应用受到限制。此外，细胞植入效率低也是一个主要问题。
1.3 慢性肝病
慢性肝病是由慢性损伤引起的进行性肝功能障碍,病因包括病毒性肝炎、胆汁淤积性肝病、自身免疫性肝炎、代谢功能障碍相关脂肪变性肝病（MASLD）和长期毒性损害（如酒精）。
其中，MASLD的全球患病率约为25%，其主要特征是肝细胞中的脂质积累，约20%的患者会进展为脂肪性肝炎，导致肝硬化和终末期疾病。尽管病因不同，慢性肝病的关键机制相同，包括肝细胞死亡、炎症反应和肝星状细胞激活，导致纤维化、肝硬化和肝功能衰竭。
肝纤维化还与肝细胞癌有关。在终末期肝病中，再生不足以恢复功能，因此需要替换丢失的肝细胞。然而，细胞治疗面临挑战，如门静脉注射并发症和纤维化限制移植空间，因此需要一种既能替代肝细胞又能修复组织损伤的细胞治疗策略。
2. 细胞治疗的体内模型
在细胞疗法从实验台走向临床之前，需要在合适的体内模型中验证其安全性和有效性。小鼠和大鼠模型因其与人类的相似性、体积小、繁殖快和生殖周期短等优点，在临床前研究中被广泛应用。
这些模型分为三大类，分别模拟急性、遗传性和慢性肝脏疾病。急性肝衰竭常通过N-乙酰基-对氨基酚（APAP）过量诱导，但需注意物种间代谢差异。转基因小鼠模型，如uPA-SCID和FRGN小鼠，被用于模拟肝衰竭和遗传性肝病，其中FRGN小鼠通过NTBC药物控制肝损伤，可实现高达90%的人源化肝脏，为药物筛选和治疗概念验证提供了独特模型。
慢性肝病模型则通过重复注射毒素或西方饮食诱导，但存在与人类病理差异和时间跨度问题。此外，动物模型在胆道疾病研究中也有应用，但存在局限性。近年来，离体器官灌注技术的发展为测试药物和细胞移植提供了新的模型系统，尽管器官获取存在限制，但为在人类患病器官背景下测试细胞疗法提供了额外机会（图1）。
图1
3. 源自肝细胞的治疗细胞来源
3.1 原代肝细胞
原代肝细胞主要从不适合移植或肝切除的器官中获得，经胶原酶灌注分离后可冷冻保存。自1976年Matas等人首次进行肝细胞移植的原理验证以来，肝细胞移植在治疗肝脏疾病方面取得了进展。目前，全球已进行了100多例肝细胞移植，主要用于急性肝功能衰竭、ACLF和遗传性疾病。
然而，器官捐献者的短缺限制了其广泛应用。原代肝细胞作为细胞治疗的来源具有成熟和功能性、可多患者受益的优点，但也面临来源有限、细胞质量差、冷冻保存后活力不足、不能体外培养和植入效率低等挑战。
为克服这些缺点，正在探索增强细胞植入的技术和开发原代肝细胞培养条件。此外，肝细胞异种移植作为一种替代方法正在评估中，但需进一步研究以确保其安全性、有效性和可行性。
3.2 人多能干细胞衍生的肝细胞
hPSC包括人胚胎干细胞和人诱导多能干细胞（hiPSC），具有自我更新能力和分化为任何细胞类型的潜力。将hPSC分化为肝细胞的方法分为定向分化和前向编程两类。
定向分化耗时且复杂，而前向编程虽更高效，但涉及基因组修饰，增加了临床应用的复杂性。hPSC衍生的肝细胞在细胞治疗中具有优势，如关键肝脏功能和低免疫性，但功能成熟度和植入效率仍具挑战性。此外，hPSC的致瘤潜能和大规模生产的安全性问题需进一步解决。尽管如此，低免疫hiPSC和生物反应器技术的发展为未来的临床应用提供了可能。
3.3 肝类器官
类器官是由干细胞、祖细胞或分化细胞形成的三维结构，通过细胞间和细胞-基质相互作用自我组织，模拟天然组织的结构和功能。它们是研究发育、再生和疾病的先进平台。
原代组织来源的类器官与hPSC来源的类器官不同，前者可在体外自我更新，具有更高的复杂性和成熟度，但培养耗时且难以扩大规模。成人肝细胞类器官培养代数有限，代谢活性易丧失。胎儿干细胞来源的肝母细胞类器官可生长多代，但伦理问题限制了其应用。
大多数肝脏类器官实际由胆管细胞组成，适用于胆管病变治疗。尽管类器官在细胞治疗中前景广阔，但临床应用前需解决效率、扩展能力和功能稳定性等关键挑战（图2）。
图2
3.4 化学诱导的肝祖细胞
原代肝细胞作为细胞治疗来源的主要限制是无法在体外扩增而不失去功能。因此，研究者开发了化学诱导的肝祖细胞（CLiP），通过特定培养条件将成熟肝细胞转化为增殖性祖细胞。CLiP在体外和体内均能长时间生长，并保持分化为肝细胞和胆管细胞的能力。
Katsuda等人首次描述了CLiP的生成，使用三种小分子从大鼠和小鼠原代细胞中生成CLiP，这些细胞在受伤小鼠肝脏中表现出高效的移植和再生能力。然而，同样的方法在人类细胞中效果不佳，因此开发了替代分子组合，取得了一定的成功。
CLiP具有高增殖潜力和体内再定植能力，为细胞治疗提供了有趣的细胞来源，但目前人类CLiP的培养条件尚未明确，且主要来自胎儿或新生儿组织，限制了供体数量。此外，去分化和再分化过程可能影响细胞安全性，需要通过长期体内研究进行评估。尽管如此，CLiP的可植入性仍具有研究价值。
3.5 体外培养之外：生物打印技术
三维生物打印技术可逐层打印细胞和生物材料，生成复杂生物结构。该技术分为挤压、喷墨和激光三种类型。体外肝脏模型已使用多种细胞进行生物打印，比二维系统更复杂，接近体内结构。
这些模型可用于治疗急性肝衰竭和遗传性代谢紊乱。然而，原代肝细胞在体外功能有限，难以用于生物打印。hiPSC衍生的肝细胞是更有希望的细胞来源，可大规模生成并用于多细胞复杂结构的打印。
4. 其他细胞来源
4.1 巨噬细胞
巨噬细胞是肝脏中的免疫细胞，分为常驻的Kupffer细胞和募集巨噬细胞。它们在肝脏损伤时招募炎症细胞并激活造血干细胞形成疤痕组织，同时通过释放基质金属蛋白酶和生长因子参与再生。巨噬细胞正在临床试验中用于治疗晚期慢性肝病，如失代偿性肝硬化。
小鼠研究表明，外周注射的巨噬细胞可减少纤维化并促进肝脏再生。2019年的一项I期人体研究证明了自体巨噬细胞输注的安全性和可行性，但随后的II期试验未达到主要终点。尽管巨噬细胞在再生中发挥重要作用，但其参与炎症反应使治疗控制困难，且细胞移植效果短暂。因此，巨噬细胞治疗的临床潜力仍需进一步研究。
4.2 间充质干细胞
间充质干细胞（MSC）是多能成体干细胞，可分化为软骨细胞、脂肪细胞等，甚至被认为能分化为肌细胞、神经元和肝细胞，但这些数据存在争议。MSC具有免疫调节和抗炎作用，可限制纤维化，这一特性是其在肝硬化治疗中的主要作用机制。
MSC易于从多种来源（如骨髓、脐带、外周血和脂肪组织）获取，无需免疫抑制，降低了监管审批的复杂性。多项临床试验已评估MSC在肝脏疾病中的应用，但结果显示肝功能改善有限，生存率未增加。这可能是由于细胞短期存活、靶向器官归巢困难、批量生产可变性以及对体内作用机制的缺乏了解。
尽管MSC具有吸引力，但其功能因来源和培养条件不同而差异显著，免疫调节机制仍不明确，限制了有效治疗方法的发展。
图3
结论
细胞治疗作为一种新兴的替代方案，为肝脏疾病的治疗带来了新的希望。它通过移植健康的肝细胞来恢复受损肝脏的功能，具有侵入性小、免疫抑制需求低等优势。然而，细胞治疗仍面临诸多挑战。
原代肝细胞虽然功能成熟，但难以在体外大量培养，且移植后存活率低。而hPSC衍生的肝细胞虽然可以大规模生产，但功能成熟度和安全性仍需进一步验证。此外，化学诱导的CLiP和肝脏类器官等新兴技术也在不断探索中，它们在增殖能力和功能成熟度上各有优势，但临床应用仍需克服诸多技术难题。
尽管如此，细胞治疗的前景依然光明。未来的研究将致力于解决这些问题，例如开发低免疫原性的hPSC、建立hPSC的HLA单倍型库，以及利用基因编辑技术纠正遗传性代谢紊乱等。我们相信，随着技术的不断进步，细胞治疗有望成为解决肝脏疾病负担的现实选择，为无数患者带来生的希望。
参考文献
Ortuño-Costela MC, Pinzani M, Vallier L. Cell therapy for liver disorders: past, present and future. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2025 Mar 18. doi: 10.1038/s41575-025-01050-2. Epub ahead of print. PMID: 40102584.
来源：培养盒守护者
