3D生物打印与微流控技术在脑类器官血管化中的前沿进展2025-04-25 08:40:37
血管化技术早期研究聚焦于通过多能干细胞、内皮祖细胞及原代血管细胞结合特定生长因子的调控,在体外通过自组装构建初级血管网络。随着3D生物打印技术的突破,实现了复杂血管网络的空间拓扑结构精确构建,并集成内皮细胞、平滑肌细胞等多细胞类型。同步发展的微流控技术通过模拟仿生流体微环境如生理血流速度和剪切应力等,显著提升血管网络的灌注功能和屏障特性。研究者们将血管化技术引入脑类器官培养体系构建了多种血管化脑类器官,包括以生物学技术引入血管内皮细胞促进脑类器官与血管内皮细胞的相互作用;以组织工程技术搭建血管网络或实现离体血管灌注功能;以在体移植技术借助宿主体内真实血液灌注环境滋养脑类器官生存,移植物内部形成功能性脉管系统,并与宿主脉管系统相连通。
血管化技术通过构建功能性血管网络显著提升了脑类器官的生理相关性和应用潜力,缓解了类器官中心细胞因缺氧而坏死的问题,支持类器官体积增加和更长期培养,促进其结构和功能成熟;同时,血管细胞与神经细胞相互作用重建了神经血管单元,模拟了血脑屏障雏形,使得血管化脑类器官更精准模拟脑血管畸形等神经血管相关疾病,有望用于评估药物的安全性和有效性,推动个体化药物筛选。脑血管网络的形成主要包括血管发生和出芽式血管新生,前者是指从无到有形成血管的过程,后者是已存血管以发芽方式形成新血管的过程。血管发生始于中胚层的成血管细胞,在受到FGF2、骨形态发生蛋白4、VEGF等的刺激下分化为内皮细胞,组装成初级血管网络。在早期阶段,FGF2通过成纤维细胞生长因子受体激活磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶 B和丝裂原活化蛋白激酶信号通路,促进成血管细胞的增殖和迁移。
出自《血管化脑类器官的构建策略和挑战》作者:陈梦梦 胡楠 鲍双庆 .