肝移植缺口巨大，MIT想了一個不移植即可恢復肝細胞功能的方法

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以美國為例，就有1萬多例慢性肝病患者在等待接受肝移植手術(shù)，但肝源缺口巨大。此外，還有許多肝功能衰竭患者因身體狀況不佳，無法耐受手術(shù)，不具備移植條件。

為幫助這些患者，麻省理工學院（MIT）的工程師們研發(fā)出一種微型肝臟，它可以直接注射到體內(nèi)，用以“接管”衰竭肝臟的功能。

在2026年3月發(fā)表于《細胞-生物材料》（Cell Biomaterials）期刊的一項針對小鼠的新研究中，研究人員證實，注入的這些肝細胞在小鼠體內(nèi)可以保持活性至少兩個月，并能合成肝臟所產(chǎn)生的多種酶類和蛋白質(zhì)。

MIT的桑吉塔·巴蒂亞（Sangeeta Bhatia）教授說道：“我們稱之為‘衛(wèi)星肝臟’。在保留病變器官的同時，將這些細胞注入體內(nèi)，就能為身體提供強大的輔助功能。”她是這項新研究的通信作者，同時也是MIT科赫綜合癌癥研究所及醫(yī)學工程與科學研究所成員。MIT的博士后研究人員瓦德曼·庫馬爾（Vardhman Kumar）是第一作者。

恢復肝臟功能

肝臟承擔著約500項重要功能，包括調(diào)節(jié)凝血系統(tǒng)、清除血液中的細菌、代謝藥物等。這些功能大多由肝細胞完成。

過去10年間，巴蒂亞團隊一直致力于探索無需進行肝移植手術(shù)即可恢復肝細胞功能的方法。其中一種方案是將肝細胞嵌入水凝膠等生物材料中，但這些水凝膠仍需通過手術(shù)植入體內(nèi)。另一種方案是直接將肝細胞注射到體內(nèi)，這樣就無需手術(shù)了。

在這項新研究中，巴蒂亞團隊試圖對第二策略進行優(yōu)化：提供一個人工構(gòu)建的微環(huán)境，以提高細胞的存活率，并實現(xiàn)對移植物（肝細胞）存活與功能狀態(tài)的無創(chuàng)監(jiān)測。

為實現(xiàn)這一目標，研究團隊萌生了將細胞與水凝膠微球一同注射進體內(nèi)的想法。這些微球可以幫助細胞聚集在一起，并使它們與周圍血管建立連接。他們設(shè)計的微球很特殊：緊密擠壓時呈液態(tài)，便于用注射器注射；進入體內(nèi)后則恢復固態(tài)結(jié)構(gòu)。

近年來，研究人員已嘗試利用水凝膠微球促進傷口愈合，因為微球有助于細胞遷移到球體之間的縫隙里并形成新組織。在這項新研究中，MIT團隊改進了該技術(shù)，以幫助注射進體內(nèi)的肝細胞形成穩(wěn)定的組織移植物。

庫馬爾表示：“我們利用這項技術(shù)為細胞移植打造了一個人工微環(huán)境。若不用微球，直接注射肝細胞，它們就無法與宿主有效整合。這些微球能為注入的肝細胞提供一個穩(wěn)定的落腳點，使之可以更快地定位并與宿主的血液循環(huán)連接。”注射的混合物中還包含纖維細胞——作為輔助細胞，它們可幫助注入的肝細胞存活，并促進血管在移植組織中形成。

在科赫綜合癌癥研究所超聲研究專家妮可·亨寧（Nicole Henning）的協(xié)助下，研究團隊開發(fā)出了超聲引導注射的方法。注射完成后，研究團隊也可以利用超聲監(jiān)測植入物的長期穩(wěn)定性。

在這項新研究中，微型肝臟被注射到小鼠的腹部脂肪組織。未來，類似的移植物還可被送至機體其他部位，如脾臟或腎臟附近。只要有充足的空間并能與血管連通，注射進去的肝細胞就能發(fā)揮與天然肝細胞相似的功能。

庫馬爾表示：“對于絕大多數(shù)肝臟疾病而言，移植物并不需要貼近肝臟。”

研究人員利用微流控裝置制備出形狀和大小均勻的水凝膠微球，并將其與肝細胞混合后注入實驗對象體內(nèi)，從而形成穩(wěn)定的微型肝臟結(jié)構(gòu)

移植的替代方案

在小鼠實驗中，研究人員將肝細胞與微球的混合物注射到小鼠體內(nèi)后，一旦細胞在體內(nèi)定位，它們就會形成穩(wěn)定而致密的結(jié)構(gòu)。隨著時間的推移，血管開始長入移植區(qū)域，為注入的肝細胞提供營養(yǎng)支持。

庫馬爾說：“新生的血管緊鄰肝細胞，而這正是它們能夠存活的關(guān)鍵。這些肝細胞能借此直接獲取營養(yǎng)，正常發(fā)揮應(yīng)有的功能，并合成我們預(yù)期的各類蛋白質(zhì)。”

在為期8周的實驗周期內(nèi)，注射進小鼠體內(nèi)的細胞始終保持活性，并能向宿主循環(huán)系統(tǒng)分泌特異性蛋白。研究人員認為，這表明該療法有望成為治療肝臟疾病的長期方案。

庫馬爾強調(diào)：“我們認為這項技術(shù)既可作為手術(shù)的替代方案，又可作為肝移植手術(shù)前的過渡手段——在患者獲得合適肝源之前為其提供功能支持。而且，如果患者需要后續(xù)治療或追加移植物，這種可注射技術(shù)的實施門檻要遠低于手術(shù)。”

雖然使用目前的技術(shù)方案，患者仍需要服用免疫抑制藥物，但研究團隊正在探索兩種新方向：一是開發(fā)能逃逸免疫系統(tǒng)識別的“隱性”肝細胞，二是利用水凝膠微球?qū)崿F(xiàn)免疫抑制藥物的局部遞送。

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