生物人工肝 帮肝衰患者重获新生

　　丁义涛 外科学教授、博士生导师，南京大学医学院附属鼓楼医院院长、南京大学医学院副院长，中华器官移植学会常务委员，江苏省器官移植学会主任委员，江苏省肝胆疾病诊治中心主任。张可欣摄 
 
 
 
 
　　患者“等不起” 肝移植的重要瓶颈

　　尽管心脏死亡器官捐献和活体肝移植的推进以及肝移植术式的改变在一定程度上缓解了肝移植的供肝短缺，但供需矛盾仍很尖锐。等不到合适的供肝已成为重症肝病患者最难逾越的一道坎。

　　重症肝病是由肝炎病毒、药物或其他各种原因引发急剧且广泛肝细胞死亡、肝功能严重损害而导致的危重临床症候群，起病急、进展快、病情复杂、病死率达70%以上，治疗相当棘手。

　　对于这类患者，肝移植是目前临床唯一有效的治疗手段，患者一年生存率可达80%～90%。但我国受体与供体的比例达到1501，供肝不足的问题严重限制了肝移植的广泛应用。为解决供肝缺乏的问题，我们中心开展了活体肝移植、劈离式肝移植等新的手术方式，经过约400例次临床验证，具有良好效果。另外，作为全省首批DCD（心脏死亡器官捐献）移植试点中心，我院也积极开展了DCD肝移植手术，有可能从肝源上进一步缓解供体缺乏的问题。

　　然而，供肝缺乏仍是不争的事实，尤其是对于发病后进展迅速的重症肝病患者，在短时间内等到合适供肝的机会仍是微乎其微。因此通过人工肝等手段帮助这些患者延长生命，直接增加了他们接受肝移植、重获新生的机会。

 

　　生物人工肝 重症肝病救治的希望

　　除解毒功能外，生物人工肝还可通过其中的肝细胞替代肝脏的内分泌功能，因而具有传统方法不可比拟的优势。但同时，活体细胞的加入也令生物人工肝的研制面临诸多难题。

　　除解毒功能外，肝脏还具有重要的内分泌功能，而且其所合成分泌的多种细胞因子如凝血因子等，都是目前无法在体外人工合成的。因而，仅具有解毒功能的物理型人工肝无法有效延长患者生命，含有细胞材料的生物人工肝（BAL）才是更多患者延长生命的希望所在。

　　目前国内外有一些BAL进入临床试验阶段，但进入临床应用尚需解决如何方便地获得足量的细胞材料以及优化培养细胞材料的生物反应器等。简单来说，生物人工肝要保证大批量的肝细胞能够存活，还要活得好，能“干活”。经过近15年的探索，我们体会到这是很艰巨的任务。我们团队以猪肝细胞与骨髓间充质干细胞21共培养体系为细胞材料，结合自主研发的基于壳聚糖纳米纤维支架的多层平板式生物反应器，在2010年成功构建出新型生物人工肝支持系统。

　　猪肝细胞作为BAL细胞材料具有方便足量等优势，是国内外众多BAL系统的首选，但毕竟是属于异种来源的细胞，理论上最理想的细胞材料是人干细胞分化而来的肝细胞。随着技术的不断发展，干细胞有望彻底解决其大规模增殖培养困难、向肝细胞分化效率低等难题，成为BAL可操作的理想细胞材料，从而避免使用异种细胞材料带来的安全疑惑。我们团队已开始进行干细胞作为理想细胞材料的深入研究，并取得了中国科学院的资助。

 

　　纳米材料 创造肝细胞优越生长空间

　　保证肝细胞能贴壁生长、均匀分布及良好的物质交换等，是生物人工肝研制过程中必须解决的关键问题，所幸纳米材料的加入帮我们渡过了难关。

　　通过研究，我们证实壳聚糖纳米纤维可帮助肝细胞生长和维持功能。通过壳聚糖纳米纤维组（实验组）和壳聚糖普通材料组（对照组）的对比研究发现，肝细胞在壳聚糖纳米纤维表面可生出伪足，极大增强细胞与材料之间的相互作用，而在对照组表面则没有伪足产生。培养5天后，细胞在实验组仍保持了88%的黏附率，而对照组则下降到62%。同时，实验组的糖原、尿素、细胞色素P450酶等的合成量均明显多于对照组。证实壳聚糖纳米纤维能促进肝细胞与材料间的黏附力，保证细胞数量及其功能的维持。进一步研究发现，壳聚糖纳米纤维支架之所以能够提高肝细胞在其表面的黏附力，是因为它在结构上模拟了细胞外基质的纳米拓扑结构，使细胞能够与之紧密结合。

　　生物反应器中肝细胞大规模培养存在的另一问题是，细胞功能难以长期维持。目前认为，肝细胞在悬浮培养或单层贴壁培养状态下，由于丧失了细胞间的相互接触和联系，功能会迅速下降；而在肝细胞三维立体培养状态下，由于保持细胞间的紧密联系，细胞功能可长期维持。为此，我们在壳聚糖纳米纤维支架的基础上引入了半乳糖基团，从而使肝细胞形成三维立体培养，很好地维持了肝细胞的功能。

 

　　未来模式 人工肝联合肝移植治疗

　　人工肝联合肝移植治疗这一新的治疗模式，不仅能大大缓解供肝缺乏的问题，而且可能从根本上逆转重症肝病的预后，是目前重症肝病治疗理想的模式。

　　通过在反应器的体积、有效黏附面积和培养的细胞数量、质量等多方面的改进，我们研制的生物人工肝整体性能已优于国内外现有的反应器。在经过动物实验验证安全性以及伦理委员会批准之后，目前已进入临床试验阶段。研究结果显示，患者经治疗后各类指标得到改善，效果良好，且尚未发现有异种排斥反应及PERV病毒感染。已有14名重症肝功能衰竭患者使用了我院的第一代BAL治疗16例次，患者均顺利经过生物人工肝治疗，两例好转，10例成功过渡到肝移植阶段。

　　2010年以来，共有38名肝功能衰竭患者接受了我院第二代BAL治疗。实践证明第二代BAL治疗过程平稳，治疗后患者症状和实验室检查结果均不同程度改善，最终7名成功等到供肝接受肝移植，两名未经手术治疗达到临床治愈，25名症状、体征及实验室指标改善，并好转出院，同时其免疫和病毒安全性亦通过了检验。该临床实例很好地诠释了BAL联合肝移植治疗重症肝病这一新模式的效果和前景。