科学家在培养皿中培养出完美的人体血管

科学家们首次成功地将完美的人体血管生长为培养皿中的类器官。

今天发表在“ 自然”杂志上的一项新研究中概述了突破性的工程技术，它极大地促进了糖尿病等血管疾病的研究，确定了可能预防血管变化的关键途径 - 这是糖尿病患者死亡和发病的主要原因。

类器官是从干细胞生长的三维结构，其模仿器官并且可以用于研究培养皿中该器官的方面。

该研究的资深作者，加拿大150名功能遗传学研究主席，UBC生命科学研究所所长，研究所创始主任约瑟夫·彭宁格说：“能够将干细胞中的人体血管构建成人体血管是一种改变游戏规则的方法。”奥地利科学院分子生物技术研究所(IMBA)。

“我们体内的每一个器官都与循环系统联系在一起。这可能让研究人员揭开各种血管疾病的原因和治疗方法，包括阿尔茨海默病，心血管疾病，伤口愈合问题，中风，癌症，当然，糖尿病。“

糖尿病影响全世界估计有4.2亿人。许多糖尿病症状是血管变化导致血液循环受损和组织供氧的结果。尽管普遍存在，但对糖尿病引起的血管变化知之甚少。这种限制减缓了急需治疗的发展。

为了解决这个问题，Penninger和他的同事开发了一种开创性的模型：在培养皿中生长的三维人体血管类器官。这些所谓的“血管类器官”可以在实验室中使用干细胞进行培养，显着地模仿真实人血管的结构和功能。

当研究人员将血管类器官移植到小鼠体内时，他们发现它们发育成功能完善的人体血管，包括动脉和毛细血管。这一发现表明，不仅可以在培养皿中设计人类干细胞的血管类器官，而且可以在另一个物种中培养功能性人体血管系统。

“我们的工作令人兴奋的是，我们成功地用干细胞制造真正的人体血管，”该研究的第一作者，IMBA的博士后研究员Reiner Wimmer说。“我们的类器官在很大程度上类似于人类毛细血管，甚至在分子水平上，我们现在可以用它们直接在人体组织上研究血管疾病。”

糖尿病的一个特征是血管显示基底膜的异常增厚。结果，氧气和营养物质向细胞和组织的输送受到严重损害，导致许多健康问题，例如肾衰竭，心脏病发作，中风，失明和外周动脉疾病，导致截肢。

然后研究人员将血管类器官暴露在培养皿中的“糖尿病”环境中。

“令人惊讶的是，我们可以观察到血管类器官中基底膜的大量扩张，”Wimmer说。“这种典型的基底膜增厚与糖尿病患者的血管损伤非常相似。”

然后研究人员搜索了可以阻止血管壁增厚的化合物。他们发现目前的抗糖尿病药物都没有对这些血管缺陷产生任何积极影响。然而，他们发现体内的一种酶β-分泌酶抑制剂可以防止血管壁增厚，这表明，至少在动物模型中，阻断γ-分泌酶可能有助于治疗糖尿病。

研究人员说，这些发现可以让他们找出血管疾病的根本原因，并可能为糖尿病患者开发和测试新的治疗方法。