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由于人嗜肝性病毒的宿主特异性和人鼠物种间肝脏代谢酶的巨大差异，导致无法在传统小鼠模型中开展人嗜肝性病毒、药物代谢和安全性研究。利用转基因免疫缺陷小鼠结合人肝细胞移植获得的肝脏人源化小鼠成为以上研究的理想体内模型。然而肝脏供体匮乏导致人肝细胞获得困难，限制了肝脏人源化动物发展及应用。获得非供体依赖在肝脏中能再殖的肝细胞一直是本领域的研究热点。值得一提的是，胚胎干细胞分化的肝细胞虽然在小鼠体内普遍显示极低的整合比例(＜0.1％)，但在大鼠体内可达到3％。因此大鼠作为移植模型相对小鼠具有明显优势，而且目前还没有高比例肝脏人源化大鼠的报道。本文利用谱系重编程获得了具有肝脏再殖能力的肝细胞，并建立了可高效肝细胞再殖的Fah-/-Rag2-/-IL2rg-/-大鼠，为最终构建非供体依赖的肝脏人源化大鼠奠定了技术体系的基础。 论文第一部分主要是利用谱系重编程获得人肝细胞，特别是其肝脏再殖能力的研究。通过过表达FOXA3，HNF1A，HNF4A和SV40 large T，人纤维细胞可以谱系重编程为可增殖的功能肝细胞(hiHep)。我们利用海藻酸钠-聚赖氨酸-海藻酸钠微囊包装hiHep。将微囊化的hiHep腹腔移植ConA诱导的急性肝衰竭小鼠模型后，可以在小鼠中检测到人白蛋白的分泌。移植后小鼠肝功能逐渐恢复，最终提高急性肝衰竭小鼠的存活率。我们进一步将hiHep经脾移植致死的Ⅰ型遗传性酪氨酸血症小鼠—Fah-/-Rag2-/-小鼠。hiHep整合到小鼠肝脏中，肝脏再殖比例高达4.2％。同样hiHep移植可以促进Fah-/-Rag2-/-小鼠的肝功能恢复和存活率。值得一提的是，hiHep体内再殖后其肝基因表达更加成熟且无成瘤性。这说明hiHep具有成熟肝细胞体内功能，可以替代人原代肝细胞作为种子细胞构建肝脏人源化动物。 论文的第二部分主要是构建可用于高效肝细胞再殖的免疫缺陷大鼠模型。Ⅰ型遗传性酪氨酸血症(HT1)是因为延胡索酰乙酰乙酸水解酶(Fah)缺失突变引起。急性HT1患者在儿童时期会因肝衰竭死亡，而慢性患者则会发生肝肾损伤、肝硬化和肝癌。Fah-/-小鼠和猪在疾病表型上十分类似人HT1，但不能反映人HT1所有病症，特别是肝纤维化和肝硬化。尽管存在以上不足，但将Fah缺失和免疫缺陷相关基因（Rag2和IL2rg）缺失结合，可以在小鼠中实现大量的肝脏人源化。我们利用CRISPR/Cas9技术构建了Fah-/-Rag2-/-IL2rg-/-大鼠。Fah-/-大鼠忠实地再现人HT1疾病表型和血生化特征，包括高酪氨酸血症、肝衰竭和肾小管损伤。更重要的是，Fah-/-大鼠形成了显著的肝纤维化和肝硬化。移植野生型肝细胞可以救治Fah-/-大鼠。而且高效的肝细胞再殖阻止了Fah-/-大鼠肝纤维化向肝硬化的发展并恢复了肝脏结构。此外，Rag2和IL2rg双基因敲除，将导致大鼠淋巴器官发育异常，并缺失T、B和NK细胞以及免疫球蛋白IgG、IgA和IgM的分泌。人肝癌细胞皮下成瘤和iPSC畸胎瘤实验，进一步说明Rag2-/-IL2rg-/-大鼠可作为异种细胞移植的受体动物。以上结果说明Fah-/-大鼠可作为带有肝硬化的HT1模型，而Fah-/-Rag2-/-IL2rg-/-大鼠则可能用于研究肝细胞移植和构建肝脏人源化大鼠。