细胞世界

从细胞培养物中纯化出来的HCV病毒的电子显微镜图片，图片来自维基共享资源。

丙型肝炎是一种能够导致炎症和器官衰竭的传染性疾病，对不同的人有着不同的影响。但是没有人确定为什么一些人非常容易感染，而其他人能够抵抗感染。

科学家相信如果他们能够在实验室中研究不同人的肝细胞，他们就能够确定遗传差异如何产生这些不同的反应。然而，肝细胞很难获取而且极其难地在实验室盘碟中培养，因为当它们离开身体时，它们倾向于丢失它们正常的结构和功能。

如今，来自美国麻省理工学院、洛克菲勒大学和威斯康星医学院的研究人员想出一种方法让从身体组织而不是胚胎中制造出来的诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)产生肝样细胞(liver-like cell)，然后肝样细胞能被丙型肝炎病毒(HCV)感染。这些细胞可能能够让科学家研究为什么人们对HCV感染产生不同反应。

这是科学家们第一次能够在从iPSCs获得的细胞中建立感染，这一成就也是很多研究小组一直梦寐以求的。这种新技术最终也可能使得“个人化治疗”成为现实：医生能够在从正在接受治疗的病人身上获得的组织上测试不同药物的有效性，从而为这种病人量身制定治疗方法。2012年1月30日，这些结果在线发表在PNAS期刊上。

这项新研究是Sangeeta Bhatia教授、Charles Rice教授和Stephen Duncan教授合作完成的。

用干细胞产生肝样细胞

2011年，Bhatia和Rice曾报道他们通过在指导肝细胞组装的特殊微图形化盘碟(micropatterned plate)上培养肝细胞的方式能够在身体外面诱导肝细胞生长。这些肝细胞能够被HCV感染，但是它们不能被用来研究遗传变异在病毒反应上的作用，因为它们来自捐献出来用于移植的器官因而只能代表小群人。

为了制造有更多遗传变异的细胞，Bhatia和Rice决定与Duncan合作，因为Duncan已证实他能够将iPSCs转变为肝样细胞。

这些iPSCs是从正常体细胞---经常是皮肤细胞---中获得的。通过在这些细胞中开启某些基因表达，科学家能够让它们退回到与胚胎干细胞相同的未成熟状态，其中胚胎干细胞能够分化为任何细胞类型。一旦这些细胞变成多能性，人们就可以通过开启控制肝脏发育的基因表达从而指导它们变成肝样细胞。

在当前的研究论文中，麻省理工学院博士后Robert Schwartz和研究生Kartik Trehan获得这些肝样细胞并用HCV感染它们。为了证实感染确实发生，研究人员改造HCV病毒让它们每次进入生命周期时分泌一种发光的蛋白。

美国贝勒医学院分子和细胞生物学助理教授Karl-Dimiter Bissig说，“这是一篇非常有价值的论文，因为在此之前人们从未在iPSCs来源的细胞中证实这种病毒感染是可行的。”Bissig虽未参与这项研究，但是他补充道下一步就是证实这些细胞能够被这项研究中未使用的HCV病毒毒株感染，因为这项研究所用的是一种在日本发现的罕见毒株。Bhatia研究小组目前正在朝这个目标努力。

遗传差异

研究人员最终目标是从对HCV感染有着异常反应的病人身上获取细胞，将这些细胞转变为肝细胞和研究它们的遗传特性以便观察它们为什么如此作出反应。Bhatia说，“HCV病毒在一些人身上有着异常强的感染性，然而其他人非常善于清除它。迄今为止人们还不知道为什么存在这些差异。”

一种可能的解释是诸如白细胞介素28(interleukin-28, IL-28)之类免疫分子的表达存在遗传差异，因为人们已证实IL-28在细胞对肝炎感染产生反应上起着重要的作用。其他可能的因素包括能够让病毒进入细胞的表面蛋白表达以及细胞对病毒接管它们的复制装置(replication machinery)和其他细胞结构的敏感性。

Bhatia说，在这项研究中，肝样细胞可与“胎儿晚期”肝细胞相比拟。研究人员如今正在努力制造更加成熟的肝细胞。

作为长期目标，研究人员正在力争为肝炎病人开发出个人化治疗方法。Bhatia说，人们能够想象从病人身上获取细胞，制造iPSCs，并让它们形成肝细胞，然后用感染该病人的相同肝炎病毒毒株感染它们。医生然后就能够在这些细胞上测试不同药物以便观察哪些人最容易能够清除病毒感染。