肝臟具有驚人的再生能力，然而目前科學家仍對肝臟再生的原因知之甚少，由於動物的生物學與人類不同，科學家一直難以從動物模型中找出所有線索。好消息是，麻省理工學院（MIT）工程師打造出一種新的肝組織模型，現在能夠比以往更精確地追踪肝臟再生所涉及的過程。
《Proceedings of the National Academy of Sciences》上的這項新研究除了確定一種在肝再生過程中起著關鍵作用的分子，研究團隊同時也鎖定幾個具探索潛力的候選分子，為未來促進肝臟再生的研究提供相當有益的前景。
微流體裝置上的肝臟再生模型
在過去小鼠的研究基礎中，科學家已經了解到肝損傷或疾病後肝臟再生涉及的一些途徑，其中包含細胞因子、生長因子、門靜脈血流增加以及肝細胞和非實質性細胞（nonparenchymal cells）間的動態相互作用；非實質性細胞是肝臟中分化初期的一類細胞，可以分化成肝細胞、膽管細胞等。然而由於動物模型與人體間仍存在差異，人體肝臟再生的確切機制和作用很大程度上仍屬未知。
為了模擬這些相互作用，波士頓大學生物醫學工程傑出教授 Christopher Chen 運用微流體裝置（microfluidic devices）創造了能模擬肝臟血管通道的 3D 模型「SHEAR」，其設計能夠透過血流動力學的控制來模擬肝損傷及再生過程中的變化，同時還允許研究人員能夠剔除特定細胞類型中感興趣的基因，觀察如何影響整個系統。
透過這套系統，團隊得以確認血流量增加本身並不會刺激肝細胞進入細胞週期分裂，而是得要人臍靜脈內皮細胞（Human umbilical vein endothelial cell, HUVEC）也同時存在的情況下，介白素-1β（IL-1β）才會刺激肝細胞進入循環。
研究人員在過程中也測量了正在產生的其他因素。其中有些結果是可以預期的，也有些是在人類細胞中從未見過的，像是過去被證明是斑馬魚肝臟再生中扮演主要調節因子角色的前列腺素 E2（prostaglandin E2, PGE2）。
透過剔除內皮細胞中 PGE2 生物合成的基因，團隊也得以證明內皮細胞是 PGE2 的來源，同時也證實這種分子可以刺激人類肝細胞進入細胞週期。
還有更多肝臟再生機制等待發現
由於這項研究主要專注在尋找與刺激肝細胞進入細胞週期有關的分子，研究人員計畫未來將進一步觀察分子參與的過程並確認詳細機制，同時也將持續尋找告訴肝臟何時停止再生的信號，團隊相信在 SHEAR 模型的協助下，還有更多人類肝臟再生的條件等待發現及驗證。
展望未來，團隊希望最終能夠利用這些分子來幫助治療肝功能衰竭患者，或者讓醫生能使用生物標誌物等因素來確定患者肝臟自行再生的可能性。
負責領導研究團隊的 Sangeeta Bhatia 指出，以目前來說當患者出現肝功能衰竭時，移植手段就是必要的，因為無法確定患者是否會自行康復。「如果我們能知道哪些患者有強烈的再生反應，或許我們只需要讓他們保持狀態穩定一段時間，就能讓這些患者免於移植。」
參考資料:
1.PNAS, 2022, https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2115867119
2. https://news.mit.edu/2022/liver-tissue-regeneration-model-0627
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