诱导型多能干细胞（iPSC）在肝脏全器官脱细胞基质中的分化、发育及其分子机制研究

Liver disease threaten human health severly. In recent years, the strategy of whole organ decellularization- recellularization based liver reconstruction has been progressing rapidly. It has been reported that iPSCs could differentiate into hepatocytes, but no report are available about the influence of decellularized whole liver matrix on the differentiation and development of iPSCs. This progect intend to explore the conditions and laws for the whole liver decellularization at first. Then,iPSCs were used as seeding cells to recellularize the decellularized whole-liver matrix. IPSCs in matrix were cultured with or without inducers, exploring the capacity of iPSCs to differentiate into hepatocytes and form liver tissues in the decellularized whole-liver matrix as well as the feability to reconstruct liver using iPSCs and the matrix. On this basis, by seeding iPSCs in different decellularized liver matrix, the laws and molecular mechanisms about how the in vivo and in vitro local microenvironments influence the hepatic differentiation of iPSCs was deeply investigated. This study is expected to provide important experimental data for liver reconstruction using iPSCs as seeding cells. In addition, the reconstructed liver tissue is of potential application in the treatment of liver diseases, screening drugs of liver disease, evaluation of drug toxicity in future.

肝脏疾病严重危害人类健康。近年来，基于全器官脱细胞-再细胞化策略的肝脏再造研究进展迅速。已有报道表明，iPSC可以分化为肝细胞，但肝脏全器官脱细胞基质微环境对iPSC分化与发育的影响则尚未见报道。本项目拟首先摸索肝脏全器官脱细胞的条件与规律，并以iPSC为种子细胞进行肝脏全器官脱细胞基质的再细胞化，通过单纯iPSC移植以及在培养基中添加不同诱导分化条件，深入研究iPSC在肝脏全器官脱细胞基质中分化并形成肝组织的能力，探索以iPSC为种子细胞，利用肝脏全器官脱细胞基质体外再造肝脏的可行性。在此基础上，深入研究在不同的肝脏全器官脱细胞基质条件下，iPSC所处脱细胞基质局部微环境以及体内外环境影响其向肝细胞分化、发育的规律及分子机制。本研究有望为利用iPSC为种子细胞进行肝脏再造提供重要实验数据。此外，再造的肝脏组织在未来肝脏疾病治疗、各类肝脏药物的筛选、药物毒性评价等方面均具有潜在的应用前景。

肝脏作为机体最大的脏器，基于脱细胞基质支架材料的肝脏组织工程研究已成为组织工程研究领域的焦点之一。目前，用于肝脏组织工程研究的脱细胞基质支架材料主要包括两类：非肝脏来源的脱细胞基质材料和肝脏来源的全器官脱细胞基质材料。本课题针对基于肝脏全器官脱细胞基质再细胞化构建工程化肝脏组织开展一系列实验研究，围绕基金申请内容，在种子细胞、肝脏全器官脱细胞基质的制备、二维肝脏脱细胞基质片层、再细胞化策略、iPSC分化命运的关键因素与分子机制等方面开展了大量工作。本课题分为以下四部分对工程化肝脏组织进行研究，1、基于大网膜脱细胞基质支架材料的肝脏组织工程研究，2、肝脏全器官脱细胞基质支架材料的制备与条件优化，3、基于肝脏全器官脱细胞基质二维支架材料的肝脏组织工程研究，4、基于iPSC的肝脏全器官脱细胞基质的再细胞化及再细胞化后体内移植研究。大网膜脱细胞基质再细胞化肝细胞，能够较好的维持肝细胞形态，大网膜脱细胞基质支架作为一种优良的支架材料能够用于工程化肝脏组织体外构建，为肝脏组织工程研究与其未来的临床应用提供了新的生物支架材料来源。通过优化脱细胞的洗脱方法，使得保留完整的三维网络结构，可以模拟天然 ECM 微环境，包括ECM蛋白及生长因子组分，有助于支持细胞黏附及生长，并且维持细胞正常形态和功能，能够作为工程化肝脏组织构建优良的支架材料。此外，在iPSC再细胞肝脏脱细胞基质构建工程化肝脏组织的研究中，iPSC具有向肝细胞分化的情况，表明iPSC肝脏脱细胞基质局部微环境对iPSC细胞向肝细胞分化具有明显的促进与调控作用。