研究發(fā)現(xiàn)動物的長效血管修復(fù)可以通過干細(xì)胞

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，植入的細(xì)胞會產(chǎn)生促血管生成和血管生成因子。此外，凝膠的保護(hù)增強(qiáng)并延長了細(xì)胞直接對血管有貢獻(xiàn)的能力。為了使植入的細(xì)胞可視化，預(yù)先用紅色染料標(biāo)記它們，而通過將綠色染料注入活體動物來標(biāo)記功能性血管。植入細(xì)胞并入血管，-高摻入度發(fā)生在10個月(見圖)。

埃默里大學(xué)醫(yī)學(xué)院的干細(xì)胞研究人員已經(jīng)朝著為血管進(jìn)行持久的“修復(fù)填縫”取得了進(jìn)展。該研究可以形成治療外周動脈疾病的基礎(chǔ)，該疾病源自患者自身的細(xì)胞。

由Young-sup Yoon，醫(yī)學(xué)博士，博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)了一種新的方法，用于從人類誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞產(chǎn)生內(nèi)皮細(xì)胞，這些內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成血管內(nèi)層。當(dāng)內(nèi)皮細(xì)胞被支持性凝膠包圍并植入血管受損的小鼠，它們成為動物血管的一部分，存活超過10個月。

“在找到-好的凝膠之前，我們嘗試了幾種不同的凝膠，”Yoon說。“這是我的夢想成真的部分：內(nèi)皮細(xì)胞真正有助于內(nèi)源性血管。當(dāng)我向現(xiàn)場人員展示這些結(jié)果時，他們會說'哇'。”

以前試圖在其他地方達(dá)到同樣的效果他說，雖然這些研究主要使用成體干細(xì)胞，如間充質(zhì)干細(xì)胞或內(nèi)皮祖細(xì)胞，但植入的細(xì)胞只持續(xù)了幾天到幾周。

“當(dāng)細(xì)胞自行植入時，其中許多細(xì)胞很快死亡，主要的治療效果來自它們分泌的生長因子，”他補(bǔ)充道。“當(dāng)這些內(nèi)皮細(xì)胞以凝膠形式遞送時，它們受到保護(hù)。

Yoon是埃默里大學(xué)醫(yī)學(xué)院的醫(yī)學(xué)(心臟病學(xué))教授，佐治亞理工學(xué)院和埃默里的Wallace H. Coulter生物醫(yī)學(xué)工程系。該論文的第-一作者是博士后研究員Shin-Jeong Lee博士，他現(xiàn)在在首爾延世大學(xué)醫(yī)學(xué)院接受聯(lián)合任命。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)可以通過使用稱為Yamanaka因子的基因或蛋白質(zhì)的組合重新編程皮膚或血細(xì)胞來產(chǎn)生，該基因或蛋白質(zhì)以2012年諾貝爾獎獲得者Shinya Yamanaka命名。Yoon的實(shí)驗(yàn)室從iPSC開始，引導(dǎo)它們成為中胚層，胚胎細(xì)胞變成肌肉和血液，然后利用生長因子將它們引導(dǎo)成為內(nèi)皮細(xì)胞。研究人員使用磁分選系統(tǒng)分離出純內(nèi)皮細(xì)胞，這種細(xì)胞在顯微鏡下具有“鵝卵石樣”的外觀，可以在培養(yǎng)中形成管狀結(jié)構(gòu)。

“其他團(tuán)體以前做過這類事情，但重點(diǎn)是我們使用的所有培養(yǎng)成分都與應(yīng)用相容，”Yoon說。

4周后，植入凝膠包裹的內(nèi)皮細(xì)胞的小鼠的血管密度-高。小鼠是“裸的”，意思是遺傳上免疫缺陷，促進(jìn)人體細(xì)胞的接受。

接下來，Lee和Yoon正在試驗(yàn)?zāi)z包裹的淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞(如2015年科學(xué)報告論文中所描述的那樣)作為潛在的傷口修復(fù)輔助或治療淋巴水腫，這是癌癥治療的常見副作用。Yoon的實(shí)驗(yàn)室還在心臟病發(fā)作模型中測試內(nèi)皮細(xì)胞加凝膠的潛在益處。

科學(xué)家們還設(shè)計了一種凝膠來模仿細(xì)胞外基質(zhì)的支持作用。當(dāng)被凝膠包裹時，細(xì)胞可以承受由過氧化氫造成的氧化應(yīng)激，從而殺死未受保護(hù)的細(xì)胞。凝膠是可生物降解的，在幾周內(nèi)消失。

科學(xué)家通過將這些細(xì)胞注射到后肢缺血(腿部血流受限)的小鼠身上來測試包裹細(xì)胞的效果，這是一種外周動脈疾病的模型。