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      科學家在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)出完美的人體血管

      科學家們首次成功地將完美的人體血管生長為培養(yǎng)皿中的類器官。

      今天發(fā)表在“ 自然”雜志上的一項新研究中概述了突破性的工程技術,它極大地促進了糖尿病等血管疾病的研究,確定了可能預防血管變化的關鍵途徑 - 這是糖尿病患者死亡和發(fā)病的主要原因。

      科學家在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)出完美的人體血管

      類器官是從干細胞生長的三維結構,其模仿器官并且可以用于研究培養(yǎng)皿中該器官的方面。

      該研究的資深作者,加拿大150名功能遺傳學研究主席,UBC生命科學研究所所長,研究所創(chuàng)始主任約瑟夫·彭寧格說:“能夠將干細胞中的人體血管構建成人體血管是一種改變游戲規(guī)則的方法。”奧地利科學院分子生物技術研究所(IMBA)。

      “我們體內(nèi)的每一個器官都與循環(huán)系統(tǒng)聯(lián)系在一起。這可能讓研究人員揭開各種血管疾病的原因和治療方法,包括阿爾茨海默病,心血管疾病,傷口愈合問題,中風,癌癥,當然,糖尿病。“

      糖尿病影響全世界估計有4.2億人。許多糖尿病癥狀是血管變化導致血液循環(huán)受損和組織供氧的結果。盡管普遍存在,但對糖尿病引起的血管變化知之甚少。這種限制減緩了急需治療的發(fā)展。

      為了解決這個問題,Penninger和他的同事開發(fā)了一種開創(chuàng)性的模型:在培養(yǎng)皿中生長的三維人體血管類器官。這些所謂的“血管類器官”可以在實驗室中使用干細胞進行培養(yǎng),顯著地模仿真實人血管的結構和功能。

      當研究人員將血管類器官移植到小鼠體內(nèi)時,他們發(fā)現(xiàn)它們發(fā)育成功能完善的人體血管,包括動脈和毛細血管。這一發(fā)現(xiàn)表明,不僅可以在培養(yǎng)皿中設計人類干細胞的血管類器官,而且可以在另一個物種中培養(yǎng)功能性人體血管系統(tǒng)。

      “我們的工作令人興奮的是,我們成功地用干細胞制造真正的人體血管,”該研究的第一作者,IMBA的博士后研究員Reiner Wimmer說。“我們的類器官在很大程度上類似于人類毛細血管,甚至在分子水平上,我們現(xiàn)在可以用它們直接在人體組織上研究血管疾病。”

      糖尿病的一個特征是血管顯示基底膜的異常增厚。結果,氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)向細胞和組織的輸送受到嚴重損害,導致許多健康問題,例如腎衰竭,心臟病發(fā)作,中風,失明和外周動脈疾病,導致截肢。

      然后研究人員將血管類器官暴露在培養(yǎng)皿中的“糖尿病”環(huán)境中。

      “令人驚訝的是,我們可以觀察到血管類器官中基底膜的大量擴張,”Wimmer說。“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。”

      然后研究人員搜索了可以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沒有對這些血管缺陷產(chǎn)生任何積極影響。然而,他們發(fā)現(xiàn)體內(nèi)的一種酶β-分泌酶抑制劑可以防止血管壁增厚,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。

      研究人員說,這些發(fā)現(xiàn)可以讓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)和測試新的治療方法。

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