Резекция печени является стандартным методом лечения и, вероятно, самым надежным методом лечения первичного рака печени, занимающего шестое место по распространенности в мире.^1,2 Благодаря последним достижениям в области хирургических методов, расширенная гепатэктомия (eHx) дает возможность пациентам с большими или множественными раковыми опухолями выполнить лечебную резекцию печени.³ Кроме того, учитывая особую систему васкуляризации в печени, небольшая раковая опухоль может потребовать большего процента анатомической гепатэктомии для захвата негативных краев.⁴ eHx может привести к разрушительному осложнению - постгепатэктомической печеночной недостаточности (PHLF), обусловленной недостаточностью остаточной функции печени.^5,6 Заболеваемость PHLF, высоко коррелирующая с увеличением объема резекции печени, может составлять до 34% в зависимости от фонового заболевания печени.⁶ Поэтому Необходимо тщательно поддерживать адекватный объем остатка печени (LRV) для обеспечения достаточной функции печени, чтобы избежать PHLF, это ограничивает число потенциальных кандидатов на лечебную резекцию печени.

Системы поддержки с помощью биоискусственной печени (BAL) представляют собой экстракорпоральные биореакторы, заполненные гепатоцитами для осуществления биотрансформации и синтетических функций печени.⁷ BAL была предложена для содействия регенерации печени или перехода пациентов с печеночной недостаточностью к трансплантации печени.^7-9 Она также может быть использована и после операции.⁵ Недавно в свиной модели PHLF, система BAL, содержащая гепатоциты свиньи, показала значительное преимущество в выживании, связанное со снижением уровня аммиака и улучшенной регенерацией печени.¹⁰ Это исследование поддерживает концепцию, согласно которой лечение BAL может быть эффективным для лечения PHLF. Однако использование свиных гепатоцитов вызывает опасения по поводу ксенозооноза, вызываемого эндогенными ретровирусами свиней, и иммунологического ответа на секретируемые свиные белки.⁷ Первичные человеческие гепатоциты (PHHs) предпочтительнее для устройств BAL, но адекватное предложение PHH для BAL находится в конкуренции с использованием органов для трансплантации печени.¹¹ Поэтому очень желательно разработать систему BAL, заполненную человеческими клетками помимо PHHs, которые также обладают дифференцированными функциями гепатоцитов.⁹

Функциональные гепатоциты человека в качестве суррогатов PHHs были получены in vitro с помощью методов, основанных на использовании стволовых клеток, включая дифференцировку человеческих плюрипотентных стволовых клеток,¹² дедифференцировку PHH,^13-16 и трансдифференцировку человеческих фибробластов.^17,18 Мы успешно провели трансдифференцировку человеческих фибробластов в гепатоциты (hiHeps), путем избыточной экспрессии 3-х транскрипционных факторов FOXA3, HNF1A и HNF4A.¹⁷ Индуцированные гепатоциты (hiHeps) можно было размножать до 10⁹ и они сохраняли фенотип дифференцированных гепатоцитов.¹⁹ Важно отметить, что система BAL на основе hiHep (hiHep-BAL) улучшила выживаемость в свиной модели химически индуцированной острой печеночной недостаточности. Это лечение ослабило гибель клеток и воспаление при остром повреждении печени и улучшило регенерацию печени.¹⁹ Аналогичные результаты были получены и при использовании устройств BAL, содержащих индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека (hiPSC), полученных из гепатоцитов, или подобных предшественникам клеток печени.^20,21 Эти исследования на крупных животных заложили основу для клинического применения функциональных BAL на основе гепатоцитов при печеночной недостаточности.

По-видимому, PHLF является показанием для применения этого нового поколения BAL. Однако до-клинические и клинические исследования подтверждают целесообразность и безопасность применения функциональных BAL на основе гепатоцитов человека в лечении PHLF. Для внедрения функциональных BAL на основе гепатоцитов в лечении PHLF необходимо обеспечить достаточное количество клеток для использования в готовом виде.⁷ Предыдущие исследования BAL показали, что для лечения пациентов с печеночной недостаточностью требуется около 10¹⁰ гепатоцитов, что примерно эквивалентно одной десятой гепатоцитов в печени человека.^9,22 Для этого необходимо производить функциональные гепатоциты в количестве более 10¹⁰ клеток в соответствии с надлежащей производственной практикой (GMP).^23,24 Кроме того, такое большое количество функциональных гепатоцитов должно быть криоконсервировано с сохранением их жизнеспособности и функции для использования в BAL.⁷

В данном исследовании мы разработали протокол для увеличения количества гепатоцитов до 10¹⁰ в условиях GMP и криоконсервирования их в высокой плотности, что позволяет использовать их в готовом виде. BAL с использованием криоконсервированных hiHeps GMP-класса была использована для продления выживания PHLF свиней с улучшением экспрессии метаболических генов, детоксикации аммиака и регенерации печени. Что еще более важно, мы провели клиническое исследование на семи пациентах с eHx, оценив практическую осуществимость и безопасность лечения hiHep-BAL. Насколько нам известно, это первый клинический отчет о применении человеческих клеток, полученных в результате трансдифференцировки. Данное исследование подтверждает потенциальную возможность применения hiHep-BAL для лечения PHLF, что в конечном итоге позволит расширить популяцию пациентов, которым может быть выполнена резекция печени.

Резекция печени остается основным методом лечения при первичном раке печени с 5-летней выживаемостью до 70%.² Ограничение его применения заключается в том, что eHx чрезвычайно уязвима к PHLF из-за недостаточной функции печени после агрессивных резекций. Учитывая, что случаи трансплантации печени при PHLF являются спорадическими, предполагается, что оптимальным органоспецифическим методом лечения PHLF будут системы поддержки печени с ее функции.⁵ В данном исследовании мы разработали устройство BAL путем имплантации с hiHeps, изготовленными в условиях GMP. hiHeps-BAL оказался эффективным в свиной модели PHLF, продемонстрировав значительное увеличение срока выживаемости, а также улучшение детоксикации печени и регенерации. Важно отметить, что клинические данные семи пациентов, полученные в ходе первого исследования на человеке, подтвердили безопасность и целесообразность лечения hiHep-BAL у пациентов с eHx, что открывает большие перспективы для клинического применения. Это исследование также продемонстрировало пример того, как можно справиться с трансляционными препятствиями при переводе исследований стволовых клеток в клинику. Ранее сообщалось, что только системы BAL, содержащие гепатоциты свиньи, были зарегистрированы как улучшающие выживаемость в свиной модели PHLF.¹⁰ Однако ряд недостатков свиных гепатоцитов препятствует их клиническому применению для BAL, включая потенциальный риск зоонозов и изменчивость от партии к партии.⁷ Хотя эффективность гепатоцитов, полученных из hiPSC гепатоцитов и подобных предшественникам клеток печени на основе hiPSC оценена на моделях крупных животных, однако крупномасштабное увеличение количества этих клеток для клинического использования остается сложной задачей.^20,21

Трансдифференцировка клеток открывает большие перспективы для клеточной терапии. Однако, чтобы сделать эту методику применимой в клинических условиях, необходимо преодолеть несколько препятствий, например, крупномасштабное расширение и производство в соответствии с требованиями GMP. В данном исследовании клетки hiHeps были произведены в условиях GMP в больших масштабах в количестве 10¹⁰ клеток на партию и демонстрировали функции дифференцированных человеческих гепатоцитов с минимальной вариабельностью от партии к партии. Примечательно, hiHeps могли быть криоконсервированы при высокой плотности клеток и сохраняли высокий уровень жизнеспособности клеток и печеночных функций после, что позволяет использовать PHLF в экстренных клинических ситуациях. Эти технические достижения, а также до-клиническая оценка безопасности и эффективности на крупных животных открыли путь к клиническому применению hiHeps.

У свиней, перенесших 85%-ную гепатэктомию, лечение hiHep-BAL обратило вспять PHLF и продлило выживаемость. В настоящее время способ действия лечения BAL до конца не изучен.⁹ Хирургическое удаление 85% общей массы печени привело к к недостаточной функции печени. Анализ РНК-секвенирования остатков печени выявил значительное снижение регуляции синтетических и метаболических путей печени, что привело к дальнейшему ухудшению и, в конечном счете, к PHLF. hiHep-BAL обеспечил синтетическую активность и метаболическую детоксикацию. Однако терапевтическую функцию hiHep-BAL следует связывать не только с синтетической активности, такой как секреция ALB. Более того, лечение hiHep-BAL приводит к восстановлению функций печени, в частности детоксикации аммиака. Поскольку аммиак является основным нейротоксином, вызывающим печеночную энцефалопатию, уменьшение прогрессирования печеночной энцефалопатии может способствовать улучшению выживаемости животных PHLF после лечения hiHep-BAL. Улучшение коагуляционной функции было обнаружено у свиней, получавших hiHep-BAL, возможно, благодаря факторам свертывания, секретируемым клетками hiHep³⁷ и/или эндогенными гепатоцитами. Кроме того, усиление регенерация печени также наблюдалась после лечения hiHep-BAL. P21 в гепатоцитах действует как барьер для регенерации печени после eHx.³⁸ Вполне вероятно, что снижение экспрессии P21 после лечения BAL улучшило регенерацию печени у свиней PHLF. Мы предположили, что терапевтический эффект hiHep-BAL может быть частично объяснен обеспечением поддержки печени и стимулированием регенерации печени. Учитывая, что гепатоциты выделяют регуляторные белки, способствующие эктопической репопуляции клеток печени³⁹ , стоит профилировать секретометрию hiHeps,которые могут участвовать в восстановлении генов функции печени и ускорить регенерацию печени у свиней PHLF. В данном исследовании представлен ранний опыт применения препарата hiHep-BAL у пациентов с eHx, и основное внимание уделено наблюдению за безопасностью. AEs, такие как тромбоцитопения и гипогликемия, частота которых была самой высокой в предыдущих клинических исследованиях BAL,^40,41 не были обнаружены у пациентов, получавших hiHep-BAL. Умеренный асцит (1/7) и плевральный выпот (1/7), которые были вызваны хирургическим вмешательством и разрешились без лечения. Ни один из AEs, связанных с лечением препаратом hiHep-BAL, а также отсутствие гематотоксичности и почечной токсичности подчеркнули безопасность hiHep-BAL. В соответствии с результатами, полученными на свиньях PHLF, снижение уровня повреждения печени и аммиака в сыворотке крови, а также значительное восстановление печени у пациентов, получавших лечение hiHep-BAL. Однако, по сравнению с 85%-ной моделью гепатэктомии, в которой у 100% случаев развивалась PHLF, частота развития PHLF была относительно низкой у пациентов с eHx. Таким образом, это исследование с семью пациентами не было разработано и не имело достаточной мощности, чтобы продемонстрировать эффективность hiHep-BAL для лечения PHLF. Для этого необходимо провести рандомизированное контролируемое исследование в большой когорте пациентов с eHx или специально для пациентов с PHLF.

Для повышения частоты резекций следует использовать такие предоперационные стратегии, как ассоциированная перегородка печени и перевязка воротной вены для поэтапной гепатэктомии (ALPPS), как сообщалось, это вызывают гипертрофию и снижают частоту возникновения PHLF, позволяя проводить более безопасные операции для пациентов с недостаточной PHLF.⁴² Тем не менее, смертность при ALPPS достигает 20%, что в основном обусловлено PHLF.⁴³ Наше до-клиническое исследование на крупных животных показало способность hiHep-BAL обращать вспять PHLF через улучшение функции и регенерации печени. Более того, пациенты после лечения hiHep-BAL восстановились, о чем свидетельствовало снижение степени повреждения печени и заметное ее восстановление. Учитывая данные об эффективности hiHep-BAL для лечения PHLF, в будущим стоит проверить, сможет ли лечение hiHep-BAL отдельно или в сочетании с ALLPS может сделать больше пациентов с раком печени с неадекватной FLR пригодными для восстановления печени.

По техническим причинам мы не включили клеточный контроль для hiHep в исследование на крупных животных. Для подтверждения терапевтического эффекта мы продемонстрировали, что трансплантация инкапсулированных клеток hiHep, но не клеток HepG2, может улучшить выживаемость мышей с PHLF. Кроме того, МОА лечения hiHep-BAL не была полностью выяснена на крупных животных. Было бы более целесообразно изучить МОА на мышиной модели, трансплантированной инкапсулированным hiHep. Основываясь на результатах нашего исследования на крупных животных и других клинических результатах^40,44,45 мы выбрали однократную обработку в течение 3-6 часов в этом первом исследовании hiHep-BAL на человеке. Будущие исследования должны изучить эффективность нескольких сеансов лечения hiHep-BAL.⁴⁰ В дополнение к пациентам с PHLF, более крупная популяция пациентов с циррозом печени, проявляющимся либо хронической либо острой печеночной недостаточностью, могут оказаться пригодными для лечения hiHep-BAL.