干细胞向肝细胞分化的方法策略
作者： 来源：
不同类型的干细胞向肝细胞的定向分化策略都是基于目前对肝脏发育学的认识以及对啮鼠动物胚胎的研究，这些研究揭示了一些共性的可能线索。如从肝细胞的诱导发生到成熟的肝细胞生成，再到成体后肝细胞的修复再生，存在着大量而复杂的信号，它们直接或间接的调控着肝脏发育的转录调控网络。细胞外刺激信号包括细胞因子、生长因子以及细胞外基质，通过相应的受体或通路调控着干细胞内的基因转录水平，影响着干细胞的分化命运。因此也有学者直接通过高效表达与肝细胞定向分化密切相关的转录因子，对干细胞进行基因修饰，从而促进肝细胞的定向分化。目前模拟体内发育环境的连续信号刺激已经被演示出来。而干细胞的分化调节是如此复杂，各种诱导信号要在空间、时序、剂量等各个方面达到有效的组合，干细胞分化内部潜在的机制远未完全明了，这也导致了至今仍然没有统一而确定的分化策略出现。
ESc向肝细胞定向分化的体外策略是采用优化组合拟胚体（embryoid bodies，EBs)形成或直接诱导、共培养、细胞外信号刺激或基因修饰、富选细胞等方法，最大限度的得到高纯度、足够量的功能性肝细胞。体内的诱导分化是将进行了一定的体外诱导刺激分化后的ESc直接移植入肝再生或肝损伤动物模型中。高效诱导、功能性分化、分选富集、大量制备和功能维持是ESc定向分化策略的中心。起初，许多学者将ESc直接注入动物体内，期望通过肝脏内部提供的微环境直接促进肝细胞定向分化，但结果是产生致命的畸胎瘤[10]。此后，通过形成EBs后再进行定向诱导分化，利用EBs的三维结构特点，增强细胞相互作用，促进肝细胞的形成。然而，复杂的三维结构特点同时也诱导了其它类型细胞的分化，这样也导致了即使进行了后续的定向分化、筛选工作，也难以避免移植后畸胎瘤的发生。
共培养的方式能模拟发育进程中的细胞相互作用和影响。研究显示[11]ESc或经过一定诱导分化的ESc与肝脏非实质细胞、胎肝细胞或可能有用的其他细胞进行共培养，对于Esc的肝细胞分化具有重要的意义。但目前共培养是如何影响分化进程和细胞表型的仍然是个迷[12]，这些共培养中的细胞产生的未知因子同样可能诱导其它类型细胞的分化，如何选择和分离这些辅助细胞也是一大难题。
不依赖于EBs形成的ESc直接诱导分化似乎正展示着其优势，它不依赖于EBs形成和共培养，而是通过直接的连续诱导刺激策略[13]。这些研究通过对ESc-定形内胚层(definitive endoderm)-肝细胞分化-成熟肝细胞诱导策略的关键因子进行优化，模拟肝细胞发育线路，避免了EBs形成和共培养诱导分化中的非目的分化。但与此同时，也削弱了必需的诱导信号组合，获得的肝细胞功能可能受到影响。
几乎所有出生后的器官和组织都含有干细胞，在成体中存在不同数量和分化潜能的干细胞谱，它们能够在炎症、疾病和衰老过程中重生或被激活。存在于骨髓基质、羊水、胎盘、脂肪组织、脐带血和许多胎儿组织或器官的间充质干细胞正吸引着再生医学研究者的目光，它们向肝细胞分化的潜能已经被许多独立的研究组证实[6-9]。从肝脏发育进程上看，这些间充质干细胞可能是ESc向成熟肝细胞发育旅程中的中转站或中间状态。因此各类间充质干细胞与ESc向肝细胞定向分化的策略有着很大的相似之处，包括所采用的细胞因子、生长因子以及细胞外基质与共培养、体内诱导方式等。所不同的是，其不需要EBs形成或定形内胚层诱导步骤，且其体内诱导实验中无致瘤性危险，然而分离与扩增间充质干细胞相对困难成为限制其应用的主要因素。