3D类器官与血管化的应用2023-03-15 08:53:10
血管生成是现有血管形成新的毛细血管的过程，包括血管内皮细胞的激活、增殖、迁移等，在胚胎发育的后期和成年阶段占主导地位，同时伴随多种促血管生成因子、抑血管生成因子、缺氧等的刺激、多种酶的分泌，水解重构基质，最终形成丰富的管腔结构，确保胚胎的存活和发育。Lammer等将胚胎小鼠的内胚层分离，并与不同的组织共培养，结果表明只有主动脉内皮细胞的存在才能够增强胰岛素的产生。Matsumoto等的研究显示在新生肝细胞旁有内皮细胞的标志物存在，并且促进了肝窦毛细血管和肝芽的迁移和生长，证实了内皮细胞可促进新生血管和器官的发生，尤其在器官发生早期阶段至关重要。同样，在大脑皮层的发育中，脑部微血管内皮细胞有利于祖细胞分化为神经元，并且能够合成细胞外基质以调节神经元的迁移和血脑屏障的建立，参与胚胎和神经干细胞的维持和更新。因此，内皮细胞和新生器官之间的这种紧密联系也表明了其在组织和器官的成熟和图案化中起着关键性作用。与传统的动物模型和2D细胞培养相比，自体干细胞分化的3D类器官更符合伦理要求，能够反映细胞与细胞、基质间的相互作用关系，可较为精准地模拟出人体复杂的生理病理过程，直至今日，已有诸如小肠、脑、肝、胰岛、肾、视网膜等组织的类器官构建成功，但其研究也主要集中于疾病模型的构建。然而，目前体外开发的类器官由于缺少血液循环，营养和氧气难以到达核心部位，代谢废物持续增加，在培养后期引起广泛的细胞死亡和过早的细胞分化，其发育阶段和功能也类似于胚胎或胎儿器官而不是成人器官，缺少相关的发育信号，形态大小和成熟度严重影响了类器官的研究与应用。为了克服这一限制，一些研究者将类器官移植到免疫缺陷的小鼠体内，发现移植后的类器官中有宿主来源的血液灌注，并且无论是类器官的大小、成熟度还是存活时间都有了极大的改善，可见类器官的血管化可能是解决类器官中氧气和营养分布的关键，类器官中的血管系统能通过旁分泌信号传导促进类器官的成熟，但目前体外血管化类器官构建仍存在不小的技术难度，当下不断涌现的人工构建血管化相关研究为实现类器官内血管生成提供了坚实的前期基础。
出自《血管化类器官的构建思路与技术挑战》作者孙珂，王婷，李静颐。
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