人工细胞在肝病治疗中的作用

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关键词

人工细胞，仿生，细胞疗法，肝病，干细胞，基因疗法，细胞移植，生物人工肝，再生医学，细胞治疗。

引言

肝病已成为日益严重的健康负担，每年导致全球数百万人死亡。包括肝移植和细胞疗法在内的标准疗法为肝病治疗提供了有前景的治疗方法，但它们也存在一些局限性，例如不良免疫反应和缺乏长期疗效。模仿活细胞某些功能的人工细胞已成为克服目前肝细胞疗法面临的一些挑战的新策略。人工细胞在长期储存、靶向能力和可调特性方面表现出优势。

概述了人工细胞开发及其在肝病治疗中潜在应用的最新进展，包括人工细胞的设计及其仿生功能，模拟细胞表面特性的两种系统：细胞膜包覆的人工细胞和合成脂质基人工细胞，以及细胞微囊化策略，以及人工细胞的挑战和未来前景。

要点

肝脏支持疗法的目标包括：

• 在肝衰竭期间提供解毒和合成功能。

• 去除或减少促炎细胞因子的产生，以纠正肝衰竭的全身炎症反应。

• 刺激受损肝脏的再生并增加自发恢复的可能性。

• 由于肝移植器官短缺以及大型手术的风险，对肝脏支持装置的需求很大。

• 肝脏支持装置可分为两类：纯机械人工装置和基于细胞的生物人工装置。两者都提供解毒功能，但生物人工肝装置可以选择提供纯机械装置无法实现的合成功能和生物转化活性。

• 目前尚无法获得用于肝细胞疗法的充足高质量的人类肝细胞。然而，这种供应对于成功的生物人工肝疗法至关重要。正在开发用于无限生产高质量人类肝细胞的新型方案。

肝脏是人体最大的器官，执行许多基本功能，包括过滤血液、解毒废物和毒素、合成蛋白质和糖原、代谢脂质、分泌胆汁以帮助消化、储存和输送营养物质以及分解激素。

许多人患有肝病，包括非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD)、肝炎、酒精性肝病 (ARLD)、药物性肝损伤 (DILI) 和原发性胆汁性胆管炎 (PBC)。尽管肝脏可以再生，但肝病通常会导致不可逆的肝损伤和功能丧失，这通常会导致纤维化或肝硬化、急性肝衰竭、慢性肝衰竭，甚至肝细胞癌。

肝移植挽救了许多人的生命，但由于肝脏捐献者短缺，它只满足了全球需求的 10%。

细胞是生命的基本单位，是具有独特结构和独特功能的非常复杂的系统。细胞疗法代表了一种促进肝脏再生的有前景的替代疗法，并且与传统的肝移植相比，它具有一些引人注目的优势，例如较少的免疫入侵和易于获取的细胞来源。

各种类型的细胞已被证明在临床前模型中有效治疗肝病，包括肝细胞、巨噬细胞和干细胞，例如间充质干细胞、造血干细胞、内皮祖细胞。干细胞疗法作为再生医学具有其分化成肝细胞样细胞以修复肝脏的能力，前景广阔。

间充质干细胞 (MSC) 是在临床和临床前研究中用于治疗肝病（包括肝硬化、肝衰竭和肝移植并发症）最广泛使用的干细胞。人工细胞的设计、组装和行为及其持续发展，以提高其在肝病治疗中的应用疗效和安全性。

人工细胞的功能

与临床应用相关的人工细胞的不同功能包括膜特征、代谢反应和细胞通讯。

模拟细胞表面特性

在本节中，介绍了模拟细胞表面特性的两种关键策略的人工细胞：细胞膜包覆的AC，例如红细胞膜包覆、癌细胞膜包覆、干细胞膜包覆和巨噬细胞膜包覆，以及合成脂质包覆的AC。

细胞微囊化

已经开发出一种基于半透膜的人工细胞来模拟细胞或细胞器，也称为细胞微囊化。细胞微囊化技术是指将活细胞包封在由膜状材料制成的微胶囊中的技术。

干细胞在肝病中的潜在应用

• 遗传性肝病
• 急性肝衰竭 (ALF)
• 肝硬化
• 肝癌
• 肝移植

结论

目前的肝病治疗面临免疫入侵、长期疗效、缺乏靶向性等挑战。与传统疗法相比，人工细胞通过模拟天然细胞的结构和功能（包括细胞代谢反应、细胞通讯和细胞表面特性），具有提高肝病治疗疗效的潜力。

人工细胞的原理在首次提出时是一个非常新颖的理念，将其原理扩展到细胞和器官替代需要时间。

例如，正在研究包封的细胞用于治疗糖尿病、肝衰竭和肾衰竭。正在开发含酶的人工细胞用于遗传性酶缺乏症和其他疾病的临床试验。人工细胞还在研究用于药物递送以及生物技术、化学工程和医学中的其他用途。