在一項研究中，來自美國斯坦福大學醫學院的研究人員發現在正常細胞更新或組織損傷期間，表達高水平端粒酶的肝幹細胞在小鼠中起著再生肝髒器官的作用。端粒酶是一種通常與抗衰老相關的蛋白。這些肝幹細胞分布在整個肝葉中，使得不論這種損傷的位置發生在哪裏，它們都能夠快速地自我修複。了解肝髒的這種修複和再生的卓越能力是理解這種器官停止發揮功能(如在肝硬化或肝癌病例中觀察到的那樣)的關鍵步驟。相關研究結果發表在Nature期刊上，論文標題為“Distributed hepatocytes expressing telomerase repopulate the liver in homeostasis and injury”。

        論文通信作者、醫學教授Steven Artandi博士說，“肝髒是人類疾病的重要來源。理解肝髒自我更新的細胞機製至關重要。我們發現這些罕見的增殖性細胞遍布整個肝髒器官，而且它們有助於肝髒替換受損的細胞。我們認為當對這些細胞的調控發生差錯時，它們也可能會導致肝癌。”

        一種獨特的器官

        被稱作肝實質細胞(hepatocyte)的肝細胞起著過濾和去除血液中的毒素的作用。肝髒在所有器官中是獨一無二的，這是因為即便它的質量降低到初始時的1/4，它仍然再生出一個完整的肝髒。慢性酒精中毒或肝炎感染能夠導致肝髒在損傷和自我更新之間進行循環，最終導致不可逆的破壞這種器官功能的瘢痕。但關於這種器官如何再生或者哪些細胞可能導致肝癌，人們仍然知道得相對較少。

        Artandi說，“每年全世界大約有90萬人死於肝硬化。肝癌是美國癌症死亡的第五大原因。但是，相比於在其他器官上取得的研究進展，我們對肝髒如何自我更新的理解停滯不前。”

        作為一種蛋白複合物，端粒酶能夠在DNA複製後填補染色體的末端。如果它沒有活性，被稱作端粒的保護性染色體帽將隨著每次細胞分裂逐漸縮短。大多數成體細胞幾乎不具有端粒酶活性，並且它們的端粒漸進性縮短起著一種限製它們的壽命的分子鍾的作用。

        然而，幹細胞和一些癌細胞會產生足夠多的端粒酶，使得它們的端粒不會縮短，從而有效地阻止這種衰老時鍾，並允許細胞分裂看似無限次地發生。阻斷端粒酶活性的突變導致小鼠和人類產生肝硬化。相反，在肝癌中經常發現讓端粒酶高速運轉的突變。

        Artandi和論文第一作者、博士後研究員Shengda Lin博士想知道他們是否能夠利用端粒酶表達作為一種標誌物來鑒定在正常的細胞周轉期間負責肝髒再生的細胞亞群。他們認為，這些細胞也可能作為肝癌的細胞起源。

        製造新的細胞

        Lin發現在小鼠中，大約3%～5%的肝細胞表達異常高水平的端粒酶。這些細胞表達較低水平的參與正常細胞代謝的基因，它們均勻地分布於肝小葉。在正常的細胞更新期間或肝髒受損後，這些細胞在適當的位置發生增殖，形成新的肝細胞團塊。

        Artandi說，“這些罕見的細胞能夠經激活後發生分裂，並且在整個肝髒形成細胞克隆。隨著成熟的肝細胞死亡，這些細胞克隆替換肝髒質量。但是它們在原地工作，它們不會被招募到肝髒的其他地方。這可能解釋著不論肝髒在何處遭受損傷，它如何快速地修複這種損傷。”

        這些幹細胞較少地表達參與代謝的基因的事實可能是保護它們並限製能夠導致DNA損傷的代謝副產物產生。

        當Lin對表達端粒酶的小鼠肝細胞進行基因改造，使得它們對一種化學信號作出反應而死掉，然後給小鼠提供一種造成肝髒損傷的化學物，他發現相比於這些表達端粒酶的細胞發揮功能的那些小鼠，這些表達端粒酶的細胞已被殺死的那些小鼠產生更加嚴重的肝髒瘢痕。

        Artandi說，“你可以想象一下開發能夠保護這些表達端粒酶的細胞的藥物，或者利用細胞療法讓肝髒自我更新的方法。就肝癌而言，我認為這些細胞是非常強有力的候選細胞來源。我們終於開始了解這個器官如何發揮功能。”