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Cell Stem Cell | 新型生物内皮化组织工程血管

BioArt · 公众号 · 生物 · 2024-12-18 17:30

正文

撰文丨十一月

先天性心脏单心室缺陷主要是由于血管结构异常导致只有一个心室维持正常功能，大概每出生1000人就有1人受到影响【1】。由此导致含氧学与缺氧血在体内混合，如果不进行手术修复，这些具有先天性缺陷的儿童将有70%的死亡率。目前关于先天性心脏单心室缺陷的主要解决方式是体内置入合成或组织工程血管导管（Tissue-engineered vascular conduit，TEVC）。但是合成的导管在体内会容易导致感染以及血栓形成，并且缺乏生长能力，随着病人生长需要进行重复性的侵入性外科手术。为了解决这一问题，耶鲁大学Yibing Qyang研究组在Cell Stem Cell上发表短篇文章题为Fully biologic endothelialized-tissue-engineered vascular conduits provide antithrombotic function and graft patency，通过构建新型生物内皮化组织工程血管，从而解决合成支架所带来的种种挑战。

为了构建诱导多能干细胞内皮化血管导管，作者们通过对诱导多能干细胞进行activin A、FGF2、VEGF-A以及BMP4处理，这些因子会促进的内皮细胞扩张。随后作者们将诱导多能干细胞所衍生的内皮细胞覆盖到去细胞人脐带动脉的血管腔表面，适合用于支持血液流动，在生物反应器的剪切压力下生成内皮化血管导管。

作者们对将诱导多能干细胞所衍生的内皮细胞进行动脉类似剪切应力适应性训练。随后作者们将该内皮化血管导管置入小鼠体内。这些内皮化的血管导管移植后，与原有血管血液流动方向一致，具有静脉导管功能，且没有血栓形成。

随后，作者们将目光集中在诱导多能干细胞内皮化血管导管移植后潜在的抗血栓作用以及原因。粘多糖（Glycosaminoglycans，GAGs）可以通过与各种抗凝剂核心蛋白相互作用减轻血栓的形成。通过将内皮化的血管导管置于生物反应器中模拟体内血液流动，并检测改变血栓形成的分子改变。作者们发现暴露于人血浆来源的纤维蛋白原30分钟后，大量纤维蛋白原被吸附在静态涂层内皮化的血管导管表面而非剪切应力训练后血管导管。人全血孵育的实验也证实有相当数量的聚合纤维蛋白和聚集的红细胞聚集在静态涂层血管导管中，但是几乎不会在剪切应力训练后的内皮化血管导管表面聚集。基因表达分析显示经剪切应力训练的内皮化血管导管表面保持较高水平的抗血栓细胞标记物，从而防止血栓形成。

图1 工作模型

总的来说，作者们的工作通过将人诱导多能干细胞诱导的内皮细胞覆盖在人脐带动脉血管腔上，形成了内皮化的组织工程血管导管，通过生物反应器的提供剪切应力处理，促进内皮化的组织工程血管导管维持抗血栓形成的能力，为体内心内血管移植提供了新的可能性。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.11.006

制版人：十一

参考文献

1. de Leval, M.R., and Deanfield, J.E. (2010). Four decades of Fontan palliation. Nat. Rev. Cardiol. 7, 520–527. https://doi.org/10.1038/nrcardio. 2010.99.

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