肝脏具有惊人的再生能力，然而目前科学家仍对肝脏再生的原因知之甚少，由于动物的生物学与人类不同，科学家一直难以从动物模型中找出所有线索。好消息是，麻省理工学院（MIT）工程师打造出一种新的肝组织模型，现在能够比以往更精确地追踪肝脏再生所涉及的过程。
《Proceedings of the National Academy of Sciences》上的这项新研究除了确定一种在肝再生过程中起著关键作用的分子，研究团队同时也锁定几个具探索潜力的候选分子，为未来促进肝脏再生的研究提供相当有益的前景。
微流体装置上的肝脏再生模型
在过去小鼠的研究基础中，科学家已经了解到肝损伤或疾病后肝脏再生涉及的一些途径，其中包含细胞因子、生长因子、门静脉血流增加以及肝细胞和非实质性细胞（nonparenchymal cells）间的动态相互作用；非实质性细胞是肝脏中分化初期的一类细胞，可以分化成肝细胞、胆管细胞等。然而由于动物模型与人体间仍存在差异，人体肝脏再生的确切机制和作用很大程度上仍属未知。
为了模拟这些相互作用，波士顿大学生物医学工程杰出教授 Christopher Chen 运用微流体装置（microfluidic devices）创造了能模拟肝脏血管通道的 3D 模型“SHEAR”，其设计能够透过血流动力学的控制来模拟肝损伤及再生过程中的变化，同时还允许研究人员能够剔除特定细胞类型中感兴趣的基因，观察如何影响整个系统。
透过这套系统，团队得以确认血流量增加本身并不会刺激肝细胞进入细胞周期分裂，而是得要人脐静脉内皮细胞（Human umbilical vein endothelial cell, HUVEC）也同时存在的情况下，介白素-1β（IL-1β）才会刺激肝细胞进入循环。
研究人员在过程中也测量了正在产生的其他因素。其中有些结果是可以预期的，也有些是在人类细胞中从未见过的，像是过去被证明是斑马鱼肝脏再生中扮演主要调节因子角色的前列腺素 E2（prostaglandin E2, PGE2）。
透过剔除内皮细胞中 PGE2 生物合成的基因，团队也得以证明内皮细胞是 PGE2 的来源，同时也证实这种分子可以刺激人类肝细胞进入细胞周期。
还有更多肝脏再生机制等待发现
由于这项研究主要专注在寻找与刺激肝细胞进入细胞周期有关的分子，研究人员计画未来将进一步观察分子参与的过程并确认详细机制，同时也将持续寻找告诉肝脏何时停止再生的信号，团队相信在 SHEAR 模型的协助下，还有更多人类肝脏再生的条件等待发现及验证。
展望未来，团队希望最终能够利用这些分子来帮助治疗肝功能衰竭患者，或者让医生能使用生物标志物等因素来确定患者肝脏自行再生的可能性。
负责领导研究团队的 Sangeeta Bhatia 指出，以目前来说当患者出现肝功能衰竭时，移植手段就是必要的，因为无法确定患者是否会自行康复。“如果我们能知道哪些患者有强烈的再生反应，或许我们只需要让他们保持状态稳定一段时间，就能让这些患者免于移植。”
参考资料:
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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