人工細胞在肝病治療中的作用

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關鍵詞

人工細胞，仿生，細胞療法，肝病，幹細胞，基因療法，細胞移植，生物人工肝，再生醫學，細胞治療。

引言

肝病已成為日益嚴重的健康負擔，每年導致全球數百萬人死亡。包括肝移植和細胞療法在內的標準療法為肝病治療提供了有前景的治療方法，但它們也存在一些侷限性，例如不良免疫反應和缺乏長期療效。模仿活細胞某些功能的人工細胞已成為克服目前肝細胞療法面臨的一些挑戰的新策略。人工細胞在長期儲存、靶向能力和可調特性方面表現出優勢。

概述了人工細胞開發及其在肝病治療中潛在應用的最新進展，包括人工細胞的設計及其仿生功能，模擬細胞表面特性的兩種系統：細胞膜包覆的人工細胞和合成脂質基人工細胞，以及細胞微囊化策略，以及人工細胞的挑戰和未來前景。

要點

肝臟支援療法的目標包括：

• 在肝衰竭期間提供解毒和合成功能。

• 去除或減少促炎細胞因子的產生，以糾正肝衰竭的全身炎症反應。

• 刺激受損肝臟的再生並增加自發恢復的可能性。

• 由於肝移植器官短缺以及大型手術的風險，對肝臟支援裝置的需求很大。

• 肝臟支援裝置可分為兩類：純機械人工裝置和基於細胞的生物人工裝置。兩者都提供解毒功能，但生物人工肝裝置可以選擇提供純機械裝置無法實現的合成功能和生物轉化活性。

• 目前尚無法獲得用於肝細胞療法的充足高質量的人類肝細胞。然而，這種供應對於成功的生物人工肝療法至關重要。正在開發用於無限生產高質量人類肝細胞的新型方案。

肝臟是人體最大的器官，執行許多基本功能，包括過濾血液、解毒廢物和毒素、合成蛋白質和糖原、代謝脂質、分泌膽汁以幫助消化、儲存和輸送營養物質以及分解激素。

許多人患有肝病，包括非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD)、肝炎、酒精性肝病 (ARLD)、藥物性肝損傷 (DILI) 和原發性膽汁性膽管炎 (PBC)。儘管肝臟可以再生，但肝病通常會導致不可逆的肝損傷和功能喪失，這通常會導致纖維化或肝硬化、急性肝衰竭、慢性肝衰竭，甚至肝細胞癌。

肝移植挽救了許多人的生命，但由於肝臟捐獻者短缺，它只滿足了全球需求的 10%。

細胞是生命的基本單位，是具有獨特結構和獨特功能的非常複雜的系統。細胞療法代表了一種促進肝臟再生的有前景的替代療法，並且與傳統的肝移植相比，它具有一些引人注目的優勢，例如較少的免疫入侵和易於獲取的細胞來源。

各種型別的細胞已被證明在臨床前模型中有效治療肝病，包括肝細胞、巨噬細胞和幹細胞，例如間充質幹細胞、造血幹細胞、內皮祖細胞。幹細胞療法作為再生醫學具有其分化成肝細胞樣細胞以修復肝臟的能力，前景廣闊。

間充質幹細胞 (MSC) 是在臨床和臨床前研究中用於治療肝病（包括肝硬化、肝衰竭和肝移植併發症）最廣泛使用的幹細胞。人工細胞的設計、組裝和行為及其持續發展，以提高其在肝病治療中的應用療效和安全性。

人工細胞的功能

與臨床應用相關的人工細胞的不同功能包括膜特徵、代謝反應和細胞通訊。

模擬細胞表面特性

在本節中，介紹了模擬細胞表面特性的兩種關鍵策略的人工細胞：細胞膜包覆的AC，例如紅細胞膜包覆、癌細胞膜包覆、幹細胞膜包覆和巨噬細胞膜包覆，以及合成脂質包覆的AC。

細胞微囊化

已經開發出一種基於半透膜的人工細胞來模擬細胞或細胞器，也稱為細胞微囊化。細胞微囊化技術是指將活細胞包封在由膜狀材料製成的微膠囊中的技術。

幹細胞在肝病中的潛在應用

• 遺傳性肝病
• 急性肝衰竭 (ALF)
• 肝硬化
• 肝癌
• 肝移植

結論

目前的肝病治療面臨免疫入侵、長期療效、缺乏靶向性等挑戰。與傳統療法相比，人工細胞透過模擬天然細胞的結構和功能（包括細胞代謝反應、細胞通訊和細胞表面特性），具有提高肝病治療療效的潛力。

人工細胞的原理在首次提出時是一個非常新穎的理念，將其原理擴充套件到細胞和器官替代需要時間。

例如，正在研究包封的細胞用於治療糖尿病、肝衰竭和腎衰竭。正在開發含酶的人工細胞用於遺傳性酶缺乏症和其他疾病的臨床試驗。人工細胞還在研究用於藥物遞送以及生物技術、化學工程和醫學中的其他用途。