關于HGF
肝細胞生長因子（HGF），是一類由間充質細胞分泌的糖基化異源二聚體，由二硫鍵連接的α鏈（約57 kDa）和β鏈（約26 kDa）組成[1]，常以非活性形式存在于多種細胞外基質中[2]。作為c-MET的單獨配體，HGF作用于各種上皮細胞，以旁分泌方式結合并激活下游Ras-MAPK、PI3K-AKT、STAT、β-鏈整聯蛋白和GAB 1等信號分子介導的各種信號傳導通路，從而調節細胞生長、增殖、遷移、存活、運動和形態變化、分化等各種過程[1]。
圖1.HGF/c-MET信號通路[1]
成人體內，HGF/c-MET信號通路在惡性腫瘤以外通常不表達活性[3]。不過在肝再生過程中，HGF至關重要。譬如，脂肪性肝病中，具有再生潛力的中性粒細胞和巨噬細胞會被募集，而后以SphK1/S1PR2信號通路釋放HGF輔助肝臟再生[4]。除此以外，HGF/c-MET通路還參與腸干細胞生長成微腸的過程。而失調的HGF信號會作為腫瘤微環境中的關鍵腫瘤促進因子致癌[5]。
總而言之，HGF/c-MET途徑在干細胞適應性、生長和維持以及干細胞衍生的上皮組織擴張中起支持作用，因此HGF常常被用作類器官體外培養的生長因子。
HGF與肝臟類器官培養
2018年的一篇文獻指出，地塞米松（Dexamethasone）、HGF和EGF的組合添加在肝臟類器官培養中起到了關鍵的作用。這種組合不僅促進了肝細胞和膽管譜系的分離，還誘使膽管上皮在類器官培養物表面生成[6]。其中，HGF作為關鍵的生長因子，在促進肝細胞再生和啟動肝再生過程中發揮了至關重要的作用。
圖2.地塞米松、HGF和EGF不同組合，類器官培養物的組織學染色結果[6]
2022年12月，為進一步提高肝類器官的培養效率和質量，東京大學的研究團隊對hiPSC來源的肝類器官培養基進行了深入研究和優化[7]。該團隊確定了肝類器官各分化階段所必須的四種生長因子，包括Activin A、BMP4、OSM和HGF。研究發現，HGF對溫度誘導的降解高度敏感，這可能導致其在培養過程中的活性降低，因此需要額外加入胎牛血清增強穩定性。此外，HGF需要為大量細胞的高密度分化提供足量信號，因此其濃度也是類器官培養效果的重要影響因子，需要通過精確調控HGF的濃度來滿足肝類器官分化的需求。
圖3：hiPSC衍生的肝類器官（HLO）的形態[7]
非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD）是全球最常見的慢性肝病之一，其進展形式非酒精性脂肪性肝炎（NASH）可能導致肝硬化和肝癌。盡管已進行許多研究，但NAFLD/NASH的潛在機制仍不完全清楚，且缺乏有效的治療方法。2023年9月，發表于Nature Medicine的一則研究深入探究了NAFLD的遺傳風險和女性性別之間的相互作用[8]。研究團隊將從手術獲得的肝祖細胞進行體外培養，通過添加重組人肝細胞生長因子（HGF）等細胞因子，成功衍生出肝臟類器官（HLOs），這一模型為探究NAFLD的發病機制提供了有力的工具。研究發現，雌激素驅動的ER-α與下游配體的結合可促進高遺傳風險變體PNPLA 3 p.I148M在肝細胞內脂滴中的合成和蓄積，這一發現揭示了雌激素在NAFLD發病機制中的重要作用。
代謝功能障礙相關脂肪肝病（MASLD）是一類進行性疾病，其肝再生機制已在動物模型內得到了研究，不過囿于倫理和技術限制，相應過程很難在人體器官中復現并得到證明。2024年5月，英國劍橋大學研究團隊聯合德國、希臘兩國科學家在Nature發文[9]。該研究以MASLD患者的終末期肝病樣本為出發點，通過添加HGF成功獲得肝內膽管細胞類器官，并通過該類器官模型揭示了膽管細胞向肝細胞轉分化的一條重要通路。該研究首次在人體樣本中證實了膽管細胞向肝細胞轉分化的可能性，為MAFLD的肝再生機制提供了新的解釋。
圖4：膽管細胞類器官培養基（ulCOs）和分化培養基（dlCOs）中培養的類器官[9]
HGF與膽管類器官培養
膽管癌作為僅次于肝癌的第二大原發性肝臟癌癥，其高度侵襲性和較差的預后一直是醫學界面臨的重大挑戰。2023年6月6日，Cancer Communication刊登了一篇研究，通過開發一種新型CAR-T療法來治療膽管癌[10]。研究者們將膽管癌患者手術切除的新鮮腫瘤組織通過添加包括人重組HGF、Wnt-3a、FGF-10等在內生長因子的培養基進行體外培養，成功獲得膽管癌類器官。該類器官模型被用于體外模擬臨床腫瘤的復雜性與持續性。與CAR-T細胞共培養后，膽管癌類器官中心附近出現了較大的凋亡區域，顯示出新療法強大的腫瘤殺傷能力。該研究不僅驗證了膽管癌類器官模型在體外模擬臨床腫瘤復雜性和持續性方面的有效性，還證明了新型CAR-T療法在膽管癌治療中的潛力。
圖：a：膽管癌類器官的建立；b：膽管癌類器官顯微圖像；c：膽管癌類器官與CAR-T細胞共培養的結果[10]
綜上，HGF在肝臟類器官培養中起到了至關重要的作用，它是促進肝細胞再生和啟動肝再生過程的關鍵生長因子。近岸蛋白提供高活性，高批間一致性的重組HGF蛋白，并已在類器官平臺驗證其促進類器官生長的功能，讓您的類器官培養更可控！
推薦產品 Recombinant Human HGF (C-6His)（Cat#CJ72）
01 高活性
Measured by its ability to induce IL-11 secretion by Saos?2 human osteosarcoma cells. The ED50 for this effect is 0.3-1.5 ng/ml.
02 高批間一致性
Three independent lots were tested for activity and plotted on the same graph to show lot-to-lot consistency of HGF (Cat#CJ72)
03 類器官驗證數據
Mouse bile duct organoids were cultured with EGF (Cat#C029) , R-spondin 1 (Cat#CX83) ,FGF-10 (Cat#CR11) and HGF (Cat#CJ72). The organoids showed good morphology.
Mouse endometrium organoids were cultured with EGF (Cat#C029) , R-spondin 1 (Cat#CX83) ,Noggin(Cat#C028),Wnt 3a(Cat#C22R),FGF-10 (Cat#CR11) and HGF (Cat#CJ72). The organoids showed good morphology.
Human hepatocyte organoids (ipsc -derived) were cultured with Activin A(Cat#C687) , FGFb(Cat#C046),BMP-4(Cat#CR93) , EGF (Cat#C029) , Wnt3a (Cat#C22R), OSM(Cat#C099), R-spondin 1 (Cat#CX83) and HGF (Cat#CJ72) . DAPI (blue), ALB(red) and AFP(green).
參考文獻
[1] Yao, Shuxi et al. “Unveiling the Role of HGF/c-Met Signaling in Non-Small Cell Lung Cancer Tumor Microenvironment.” International journal of molecular sciences vol. 25,16 9101. 22 Aug. 2024, doi:10.3390/ijms25169101
[2] Zhao, Yang et al. “HGF/c-Met: A Key Promoter in Liver Regeneration.” Frontiers in pharmacology vol. 13 808855. 17 Mar. 2022, doi:10.3389/fphar.2022.808855
[3] Sharma, Rishav, and Rishabha Malviya. “Correlation between hypoxia and HGF/c-MET expression in the management of pancreatic cancer.” Biochimica et biophysica acta. Reviews on cancer vol. 1878,3 (2023): 188869. doi:10.1016/j.bbcan.2023.188869
[4] Lkham-Erdene, Baljinnyam et al. “Effect of Hepatic Lipid Overload on Accelerated Hepatocyte Proliferation Promoted by HGF Expression via the SphK1/S1PR2 Pathway in MCD-diet Mouse Partial Hepatectomy.” Acta histochemica et cytochemica vol. 57,5 (2024): 175-188. doi:10.1267/ahc.24-00046
[5] Soto-Gamez, A et al. “Mesenchymal stem cell-derived HGF attenuates radiation-induced senescence in salivary glands via compensatory proliferation.” Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology vol. 190 (2024): 109984. doi:10.1016/j.radonc.2023.109984
[6] Michalopoulos, George K et al. “HGF-, EGF-, and dexamethasone-induced gene expression patterns during formation of tissue in hepatic organoid cultures.” Gene expression vol. 11,2 (2003): 55-75. doi:10.3727/000000003108748964
[7] Torizal, Fuad Gandhi et al. “Dialysis based-culture medium conditioning improved the generation of human induced pluripotent stem cell derived-liver organoid in a high cell density.” Scientific reports vol. 12,1 20774. 1 Dec. 2022, doi:10.1038/s41598-022-25325-9
[8] Cherubini, Alessandro et al. “Interaction between estrogen receptor-α and PNPLA3 p.I148M variant drives fatty liver disease susceptibility in women.” Nature medicine vol. 29,10 (2023): 2643-2655. doi:10.1038/s41591-023-02553-8
[9] Gribben, Christopher et al. “Acquisition of epithelial plasticity in human chronic liver disease.” Nature vol. 630,8015 (2024): 166-173. doi:10.1038/s41586-024-07465-2
[10] Qiao, Yidan et al. “Enhancement of CAR-T cell activity against cholangiocarcinoma by simultaneous knockdown of six inhibitory membrane proteins.” Cancer communications (London, England) vol. 43,7 (2023): 788-807. doi:10.1002/cac2.12452