植入式人工肝脏的构建及其长期微血管化的机理研究

利用组织工程技术进行肝细胞移植被认为是替代整肝移植治疗终未期肝病最有前途的，但如何建立长期稳定与功能化的微血管网络是目前肝脏组织工程面临的最大挑战。本课题拟在前期利用乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)支架分化大鼠骨髓间质干细胞(BMSC)至肝细胞并移植治疗急性肝衰竭小鼠的成功基础上,以人BMSC为种子、PLGA为支架材料，构建全新的模拟肝脏结构的植入式人工肝脏（IAL）。IAL支架内特设网状管腔供内皮细胞预种植以诱导微血管内生；在数片支架组叠后形成的圆柱体外封套经抗凝血处理的聚乙醇酸（PGA）无纺布生物膜，支架与封套之间形成腔隙；腔隙两端经接口连接宿主体内肠系膜动静脉分支，使细胞支架完全浸润于宿主外周血循环，触发IAL内微血管网络的快速建立，克服肝脏组织工程长期血管化难点。同时采用免疫组化、激光共聚焦、原位细胞示踪等技术阐明IAL促进组织工程肝的长期血管化机制，为最终替代宿主病肝功能奠定基础。

暴发性肝衰竭（FHF）的高病死率（80%），除原位肝移植外无其他确切有效治疗方法。但严重的供肝短缺极大地其在临床的广泛应用。大量研究发现，利用组织工程技术进行肝组织再生与修复，可极大地提高移植细胞的再生和功能发挥，但可靠的细胞源与理想的生物相容性支架材料长期阻碍着肝脏组织工程的发展。. 本课题组率先将可降解三维生物材料聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）引入肝脏组织工程研究，创新性地利用经胶原生物改性的C-PLGA三维支架进行体外大鼠骨髓间充质干细胞（BMSC）分化至肝细胞的实验研究，结果发现支架组分化成肝细胞的时间明显比常规单层贴壁培养组要短，分化细胞的生物学功能也明显比对照组要强，研究结果为利用干细胞和生物支架材料进行肝组织再生与修复提供了新的途径。基此基础上，构建了全新的模拟肝脏结构的植入式人工肝脏，通过支架内特设网状管腔供内皮细胞预种植以诱导微血管内生，克服了组织工程肝长期血管化的难点。为最终利用植入式人工肝脏治疗终末期肝病奠定基础。. 与此同时，课题组在BMSC移植治疗FHF的基础研究过程中，发现与正常大鼠相比，FHF大鼠来源的BMSC较早表达大量的肝细胞特异性基因，BMSC体外诱导分化肝细胞的实验也证实，FHF来源的大鼠BMSC可在较短的时间内分化至成熟的肝细胞，且分化肝细胞合成白蛋白（ALB）和尿素、氨转化等代谢功能也明显强于对照组，表明BMSC极有可能是肝细胞短时间内再生与修复的重要来源。基于上述研究结果与理论指导下，在国际上首次对经门静脉移植hBMSC治疗FHF模型猪的血浆代谢组学进行了研究，结果发现hBMSC治疗后短期内（3天）FHF猪代谢紊乱状况明显好于模型组，并首次发现经过5周治疗后，FHF猪肝功能已完成恢复，其代谢谱又回到健康起点。. 上述系列研究已发表Hepatology、J Proteome Res、Stem Cells Dev、Differentiation等高影响因子SCI论文7篇。目前他引已40余次。部分研究结果获2011年浙江省科技进步奖一等奖（肝衰竭人工器官替代治疗研究。