3D类血管与类器官的融合研究2023-03-16 08:33:20
在众多疾病当中,血管的病变会导致组织的缺血缺氧,是其重要并发症之一,同样也能导致患者的死亡。现阶段大部分血管化类器官的构建只是初步分化出一个血管样结构,甚至只是大量2D内皮细胞的堆积,尚不能在体内重建完整的血管结构,行使血管的职能,也不能满足循环灌注的需求。基于此,英属哥伦比亚大学Wimmer等先把iPSCs诱导分化为血管内皮细胞,随后在3D环境中继续培养,使原本没有结构可言的2D细胞层形成具有类血管结构的3D类血管组织,首次实现了将iPSCs成功诱导为3D血管。这些类血管包含内皮细胞、周细胞及毛细血管网络,甚至在分子水平上与人类毛细血管相似,并在移植到小鼠体内后发现,这些类血管能够发育成包含毛细血管、静脉和动脉的完整的血管系统,可以充分模拟人类血管的结构与功能,而暴露在疾病环境中时,这些类血管也能够出现与疾病患者的血管相类似的病变特征,这意味着该类血管可模拟正常与病理情况的血管状况,为血管疾病提供了高水平的细胞模型。随着科技的进步和类器官的发展,现有的血管化类器官构建方案的缺陷也逐渐暴露出来,目前血管化的类器官制备方案主要集中与和不同的内皮细胞共培养研究,然而,用于共培养的内皮细胞大部分缺乏与其他体细胞相互作用的能力,难以反映和用于体内内皮细胞与周围细胞的互作及相关机制研究;此外,仅凭借单独的内皮细胞,难以形成由多种细胞构成的完整的血管结构,并且缺乏动态的灌流培养,无法模拟体内血流对血管的冲击,反映血流动力学对组织器官的作用。在培养过程中,类器官的形态不等、大小不一,可重复性差,也存在培养成功率较低、成本高昂等问题,给血管化类器官的培养和标准化带来了挑战。有部分学者在由iPSCs诱导分化的心脏类器官中,通过3D打印技术将血管网络打印其中,构建出的心脏类器官可实现长时间的灌注,但其收缩力与体内的心脏相比差距过大,还需进一步的技术优化。
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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