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2020年7月9日/医麦客新闻 eMedClub News/--肝衰竭是由众多致病因素导致的肝脏严重损害，导致肝脏的合成、解毒、排泄及生物转化等功能发生严重障碍或失代偿，而出现黄疸、肝性脑病、凝血功能障碍、多器官功能衰竭等一系列症状的临床症候群[1-2]，病死率超过80%。
目前临床上对于肝衰竭的治疗手段主要有肝移植、肝细胞移植及人工肝等，其中，生物型人工肝能够帮患者恢复肝功能、延长患者治疗时间，成为最有前景的治疗手段之一。
但目前国际上生物人工肝仍处于研发阶段，美国Vital Therapies公司的ELAD生物人工肝系统由于存在诸多技术问题，2018年宣布III期临床试验失败。2020年7月8日，专注于生物人工肝技术的上海赛立维生物科技有限公司与上海仁济医院于Science Translational Medicine发表二者最新合作研究成果[3]，题为“An extracorporeal bioartificial liver embedded with 3D-layered human liver progenitor-like cells relieves acute liver failure in pigs”。
▲ 图片来源：Science Translational Medicine
该研究解决了困扰生物型人工肝最核心的问题——肝细胞源和生物反应器，大幅提高了生物人工肝的性能，为生物人工肝的临床应用带来了新的突破，为肝衰竭患者带来治愈的希望。
肝衰竭严重威胁生命健康
我国是肝病大国，每年约800万新发病例，肝炎后期会发展为肝硬化、肝衰竭、肝癌等重症肝病[4]。我国每年早中期肝衰竭病人超百万，病死率高达35%；晚期肝衰竭病人30-50万人，病死率高达80%以上[5]。重症肝衰竭发病率已超过肺癌、胃肠道肿瘤及肝癌，严重威胁人类生命健康，给国家带来沉重的医疗负担。
我国肝衰竭发病人群以男性居多，年龄以青壮年为主，并向医疗条件、工作及生活环境较差及文化水平较低的人群倾斜，这可能与饮酒、健康意识以及医疗条件有关[6]。
肝衰竭的分类
根据我国《肝衰竭诊治指南（2018年版）》，肝衰竭可分为4类，分别是：急性肝衰竭（ALF）、亚急性肝衰竭（SALF）、慢加急性（亚急性）肝衰竭（ACLF或SACLF）以及慢性肝衰竭（CLF）[7]。
ALF的诊断标准国际上尚未完全统一，国内外对是否有基础肝病的认识以及急性发作的时间尚存在差异。
我国新版肝衰竭诊治指南仍然延续2012年版急性及亚急性肝衰竭的定义：急性肝衰竭（ALF）是指急性起病，无基础肝病史，2周以内出现以Ⅱ度以上肝性脑病为特征的肝衰竭；而亚急性肝衰竭（SALF）是指起病较急，无基础肝病史，2～26周出现肝功能衰竭的临床表现，伴或不伴有肝性脑病。
国际肝脏研究协会（IASL）小组委员会（1999年）将超急性肝衰竭（Hyperacute ALF）的病程定义为小于10 天，暴发性肝衰竭为 10～30 天，而亚急性肝衰竭的病程则为5～24周[8]。
目前国际上公认的急性肝衰竭的定义结合了2011年美国肝病研究学会（AASLD）《急性肝衰竭指南更新》及2017年欧洲肝脏研究学会（EASL）《急性（暴发性）肝衰竭的管理》，认为急性肝衰竭是无基础肝病史，病程少于26周，出现肝坏死、凝血功能异常及肝性脑病的临床表现。考虑到黄疸是肝衰竭最初的表现症状，根据从黄疸到出现肝性脑病的间隔时间可分为超急性肝衰竭、急性肝衰竭、亚急性肝衰竭[6,9]。
慢加急性（亚急性）肝衰竭（ACLF）的诊断标准一直是国际热点问题，目前争议仍然很大。现今，国际上关于ACLF的定义主要有亚太肝病学会ACLF协作组、欧洲慢性肝衰竭协作组以及北美终末期肝病协作组定义的。
但是不同协会的ACLF定义重点涵盖的基础肝病人群、诊断的入门条件及脏器衰竭的评估体系等都存在差异，所以诊断与预后判断的标准也各不相同。为了尽量减少争议，增进共识，世界胃肠病组织建议依据基础肝病将ACLF分为A、B、C 3种亚型。
我国指南定义的ACLF是指在慢性肝病基础上，短期内出现肝功能急性失代偿和肝功能衰竭的临床表现，并根据不同慢性肝病疾病基础分为3型[9]。
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A型：在慢性非肝硬化肝病基础上发生的ACLF；
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B型：在代偿期肝硬化基础上发生的ACLF，通常在4周内；
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C型：在失代偿期肝硬化基础上发生的ACLF。
肝衰竭的有效治疗手段
肝移植是目前公认的治疗肝衰竭的方法。然而，供体器官短缺、免疫排斥、费用高昂等限制了其应用，绝大多数患者在等待肝源的过程中死亡。因此亟需替代治疗策略。
我国从20世纪80年代开始用人胎肝细胞移植治疗肝衰竭，取得肯定的疗效[10]。与成人肝细胞相比，人胎肝细胞具有许多优点，包括体外增殖能力和可塑性更强[8]、对冷冻保存的耐受性更强、以及体内显著再增殖的能力更强等[12-14]。
国外1977年开始研究胎肝细胞移植治疗实验性肝衰竭 , 并对胎肝细胞胞液质及肝再生刺激因子进行了研究。1994年 ，发表于Transplantation的一项研究证明人胎肝细胞移植能够有效治疗暴发性肝功能衰竭[15]。
20世纪90年代，随着科技的发展以及肝细胞分离和培养方法的建立、肝细胞移植方法的日渐成熟，肝细胞治疗肝衰竭成为有效的替代治疗策略，但供体不足和医学伦理的要求，限制了肝细胞和胎肝细胞来源，成为该技术发展的主要瓶颈。
在过去的研究中发现，生物人工肝（Bioartificial liver，BAL）可以辅助清除患者体内毒素、 减轻肝脏负担、 补充必需物质、 稳定生理生化指标，是帮助患者恢复肝功能的重要治疗方法， 也是协助患者过渡到肝移植的桥梁[16]。
所以，生物人工肝和肝细胞移植是两大有效的肝移植补充或替代治疗手段。
生物人工肝的两大核心要素：
肝细胞源和反应器
生物人工肝(BAL)支持系统的基本原理是将活的肝细胞置于生物反应器中与患者血浆进行物质交换，替代肝脏部分合成、代谢分泌及解毒功能，可短期维持患者肝功能，为计划肝移植的病人争取等待肝源的宝贵时间，同时促进肝衰竭患者自体肝功能恢复，使部分患者通过自身肝再生恢复肝功能，不再需要肝移植。
肝细胞源和反应器是生物人工肝的两大核心要素，细胞在反应器中功能的好坏直接关系到生物人工肝的治疗效果。
目前用于BAL的细胞有人原代肝细胞、肝肿瘤细胞、猪肝细胞、诱导分化肝细胞等，然而目前肝细胞源在临床应用中遇到了许多瓶颈，包括来源短缺、体外培养功能丧失、致瘤性风险、异种内源性逆转录病毒、细胞制备高成本等，这些问题限制了BAL支持系统在临床的应用，因此迫切需要寻找到适用于生物人工肝的新的功能性肝细胞源。
实现细胞的大规模扩增和促进功能成熟的反应器是生物人工肝的另一核心要素。常见的生物反应器有中空纤维生物反应器、灌注床/支架反应器、平板单层生物反应器、包被悬浮生物反应器以及细胞悬浮球反应器等。然而目前使用的反应器多数仅支持平面培养，在临床和科研应用中遇到诸多障碍，包括交换面积有限、氧气和营养物质交换效率低、无法形成稳定3D结构等，功能尚不完善，所以急需开发具备完善功能的3D培养人工肝系统。
突破肝细胞源和生物反应器的瓶颈，
大幅提升生物人工肝性能
在生物人工肝的应用中，肝细胞源和生物反应器是最核心的两大因素，有着举足轻重的地位，二者直接影响生物人工肝的功效。目前市面上常用的生物人工肝并不能够将肝细胞源和生物反应器的优势最大化，发挥二者的最大功效。而7月8日赛立维公司发表于Science子刊的最新研究成果，成功的解决了这个问题，突破了肝细胞源和生物反应器的瓶颈，大幅提高了生物人工肝的性能。
赛立维公司成立于2013年， 坐落于风景秀丽的张江高科技园区，致力于在国际肝病的细胞治疗领域成为领先者。
其创始人及工作团队在肝病细胞治疗领域有着丰富的经验。创始人鄢和新教授深耕于肝病研究二十多年，发表文章二十余篇，获得专利数十项。创办赛立维后，带领团队根植于干细胞与再生医学领域，专注于为肝病患者研究细胞治疗方法，其自主研发的技术在国际上取得重大突破，率先解决了原代肝细胞无法在体外扩增的瓶颈问题，相关成果分别于2017年5月及2018年10月以“Reversible transition between hepatocytes and liver progenitors for in vitro hepatocyte expansion”和“Expansion and differentiation of human hepatocyte-derived liver progenitor-like cells and their use for the study of hepatotropic pathogens ”为题发表在Cell Research上。
在此基础上，赛立维进一步深入研究，使得体外扩增的肝前体样细胞（hepatocyte-derived liver progenitor-like cells ，HepLPCs）的功能蛋白合成、尿素合成、氨清除和分泌水平有了显著提高。
同时，鄢和新团队再次对快速将细胞扩增到临床使用的数量级这一问题发起挑战，设计出了全新的气液交互式生物反应器，解决了肝细胞大规模3D培养问题。
将细胞和反应器模块组合的气液交互式生物人工肝支持系统（Air-liquid interactive bioartificial liver，Ali-BAL），克服以往反应器的交换效率低、培养成本高、周期长等缺点，一方面通过气液交互模式提高营养和氧气交换效率保证细胞快速扩增，另一方面通过特殊的载体结构实现扩增过程中细胞形成稳定的3D结构，进一步提高肝细胞的合成与解毒功能，使得生物人工肝性能大幅提升。
▲ 生物人工肝支持系统比较
赛立维率先解决了生物人工肝肝细胞源和生物反应器这两大核心要素带来的问题，能够快速高效生产优质的生物人工肝细胞，大幅提高了生物人工肝的性能，为肝病的细胞疗法打下了坚实的基础，为生物人工肝的临床应用带来了新的突破。同时，赛立维拥有自主研发产权技术及前期研究基础，后续进一步推进细胞疗法治疗肝病的研究也会更顺利。
生物人工肝市场获得资本青睐
到2022年，全球肝病治疗市场预计将达到约200亿美元，在2016年至2022年的预测期间，复合年增长率为11.72％。肝病最终会导致肝衰竭或肝细胞永久性损害。目前，治疗肝衰竭的手段早期是内科药物治疗，晚期是肝移植，因供体缺乏，中国每年的肝移植患者比例不到当年肝衰竭病人的2%。据中国肝移植注册中心（CLTR）统计，2017年我国完成了4641例肝移植。
除了肝移植，更多肝衰竭患者在医院接受的是传统人工肝（非生物型人工肝）治疗，主要基于血浆置换（换血疗法）和物理人工肝。但因血浆供应严重短缺，物理人工肝治疗功能单一等因素，导致传统人工肝治疗远不能满足医生和患者的需求，而生物人工肝的出现有望解决这个问题。针对患者从药物治疗到肝移植之间的庞大诊疗缺口，生物人工肝具有重要的临床意义和广泛的应用价值。
据了解，目前国内外对生物人工肝的研究均停留在临床试验阶段，尚未投入商用。技术创新性、现有研究数据和产业化前景使其获得了资本的青睐。
美国生命治疗公司Vital Therapies的ELAD生物型人工肝系统以人肝癌细胞株C3A基于中空纤维反应器结合，是世界上首例以人体肝细胞为基础的生物人工肝。在未有产品上市的情况下，该公司于2014年4月17日在纳斯达克上市，市场估值15亿人民币。但是初期疗效不佳，2015年宣布失败。这主要归因于技术的不成熟，包括细胞来源（肝癌细胞）导致的潜在致癌性和肝功能差。
Circe Biomedical公司的HepatAssist生物型人工肝，以猪肝细胞微载体基于中空纤维反应器结合。HepatoAssist是一种混合肝支持系统，结合了非生物型和生物型人工肝技术，并使用猪肝细胞（肝细胞）。它由活性炭过滤器和带有猪肝细胞的生物反应器组成。猪肝细胞可能诱导人体产生对猪蛋白的免疫反应，导致异种症（由于动物因素引起的人类疾病）的风险。在针对急性肝衰竭患者的一项临床试验中，使用HepatoAssist系统的18例患者中有16例存活直至肝移植。2002年，该公司以2600万美元被收购。
Algenix公司LiverX2000生物型人工肝，采用猪肝细胞基于中空纤维反应器结合。
Xenogenics Corporation公司Sybiol生物型人工肝，具体技术未知。
梅奥医学中心开发SRBAL(Spheroid Reservoir Bioartificial Liver)球储灌生物型人工肝，培育并利用FAH-deficient猪作为生产人源性肝细胞的生物“工厂”。2019年10月，梅奥医学中心与四川大学华西医院签订生物人工肝专利转让协议，华西医院将具有自主知识产权的两项专利，涉及“人工肝”床旁治疗设备，包括全血灌流生物人工肝系统和流化床生物反应器转让给梅奥医学中心。
韩国HLB Cell Co.公司开发的LifeLiver正处于2期临床阶段，该生物型人工肝使用异体祖细胞、干细胞和成熟的肝细胞。
生物型人工肝的基础研究和临床应用发展较快，前景诱人。科技部“生物医用材料研发与组织器官修复替代”重点专项2018年度项目申报指南将“生物人工肝”作为“血液净化材料和体外循环系统或人工器官”子项里唯一一项被单独列出，并明确提出了产品验收指标：建立一次性获取≥10的11次方个成熟肝细胞的生物反应器或系统。
其广泛应用仍须努力攻克许多难题，如最佳细胞来源、体外细胞长期稳定性和活性的提高、生物反应器重建肝脏三维结构等。赛立维生物拥有的创新技术有望克服现有的障碍：
1、国际上率先突破人肝细胞体外培养与扩增技术瓶颈，系统解决肝病细胞治疗中细胞来源问题。
2、国际上首次建立全功能性人肝细胞株和液气交互式生物反应器，Aliver™ 生物人工肝系统临床前研究在顶级转化医学期刊Science Translational Medicine发表。
生物人工肝的潜在市场潜力也使其受到资本市场的追捧，国内融资案例：
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上海微知卓生物科技有限公司 2018年 5000万元A轮融资
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武汉仝干生物科技有限公司 2016年 1500万元Pre-A轮融资
目前，非生物型人工肝仍然是临床上应用人工肝治疗肝衰竭的主要手段。但随着各学科领域的交叉发展，生物型人工肝、组织工程人工肝以及干细胞移植等治疗手段有望取得进展，为肝衰竭的治疗提供行之有效的方法，成为主流治疗手段之一。
参考出处：
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