**在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)出完美的人類血管

在一項(xiàng)新的研究中，來自奧地利科學(xué)院分子生物技術(shù)研究所的研究人員**在培養(yǎng)皿中成功地培養(yǎng)出完美的人血管作為類器官（organoid）。這種突破性的工程技術(shù)極大地促進(jìn)了糖尿病等血管疾病的研究，從而確定了一種潛在地阻止血管變化的關(guān)鍵途徑，其中血管變化是糖尿病患者死亡和發(fā)病的主要原因。相關(guān)研究結(jié)果于2019年1月16日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Human blood vessel organoids as a model of diabetic vasculopathy”。

類器官是利用干細(xì)胞培養(yǎng)出的三維結(jié)構(gòu)，它可模仿器官并且可以用于在培養(yǎng)皿中研究這種器官的各個(gè)方面。

論文通訊作者、奧地利科學(xué)院分子生物技術(shù)研究所創(chuàng)始主任Josef Penninger說，“能夠利用干細(xì)胞構(gòu)建出作為類器官的人血管是一種改變游戲規(guī)則的方法。我們體內(nèi)的每種器官都與血液循環(huán)系統(tǒng)連接在一起。這可能潛在地允許科學(xué)家們揭示包括阿爾茨海默病、心血管疾病、傷口愈合問題、中風(fēng)、癌癥和糖尿病在內(nèi)的一系列疾病的病因和治療方法。”

據(jù)估計(jì)，糖尿病影響全世界有4.2億人。許多糖尿病癥狀是導(dǎo)致血液循環(huán)和組織氧氣供應(yīng)受損的血管變化的結(jié)果。盡管這種情形普遍存在，但是人們對糖尿病引起的血管變化知之甚少。這種限制延緩了對迫切需要的療法的開發(fā)步伐。

為了解決這個(gè)問題，Penninger和他的同事們開發(fā)了一種開創(chuàng)性的模型：在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)出的三維人體血管類器官。這些所謂的“血管類器官（vascular organoid）”能夠在實(shí)驗(yàn)室中利用干細(xì)胞培養(yǎng)出，并且顯著地模擬真實(shí)的人血管的結(jié)構(gòu)和功能。

當(dāng)這些研究人員將這種血管類器官移植到小鼠體內(nèi)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)它們發(fā)育成功能完善的人體血管，包括動脈和毛細(xì)血管。這一發(fā)現(xiàn)表明，不僅可以在培養(yǎng)皿中利用人干細(xì)胞培養(yǎng)出血管類器官是可能的，而且在另一個(gè)物種中培養(yǎng)功能性的人血管系統(tǒng)也是可能的。

論文**作者、奧地利科學(xué)院分子生物技術(shù)研究所博士后研究員Reiner Wimmer說，“我們的研究如此令人激動人心以至于我們成功地利用干細(xì)胞培養(yǎng)出真正的人血管。我們的血管類器官在很大程度上類似于人毛細(xì)血管，而且我們?nèi)缃衲軌蚶盟鼈冎苯釉谌梭w組織上研究血管疾病。”

糖尿病的一種特征是血管表現(xiàn)出基底膜（basement membrane）的異常增厚。結(jié)果就是氧氣和營養(yǎng)物向細(xì)胞和組織的運(yùn)送受到嚴(yán)重?fù)p害，從而導(dǎo)致許多健康問題，比如腎衰竭、心臟病、中風(fēng)、失明和外周動脈疾病。

這些研究人員隨后將這些血管類器官暴露在培養(yǎng)皿中的“糖尿病”環(huán)境之下。Wimmer說，“令人吃驚的是，我們能夠觀察到血管類器官中的基底膜大量擴(kuò)張。這種典型的基底膜增厚與糖尿病患者的血管損傷非常相似。”

這些研究人員接著尋找了能夠阻止血管壁增厚的化合物。他們發(fā)現(xiàn)目前的抗糖尿病藥物都不能對這些血管缺陷產(chǎn)生積極影響。不過，他們發(fā)現(xiàn)一種γ-分泌酶抑制劑能夠阻止血管壁增厚，這表明至少在動物模型中，阻斷γ-分泌酶可能有助于治療糖尿病。

這些研究人員說，這些發(fā)現(xiàn)可能允許他們找出血管疾病的根本原因，并可能為糖尿病患者開發(fā)新的治療方法并對這些方法進(jìn)行測試。