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血管化脑类器官构建技术的创新策略与挑战2025-04-25 08:45:19

另一方面,神经系统对血管系统的适应性变化进行反馈调控。例如,神经元活动增加时驱动血管生成和血管舒张;然而,当血管密度和血流达到一定水平时,神经元通过降低乳酸分泌或上调VEGF抑制因子,防止血管过度增生。此外,抑制性神经元通过释放神经递质,与血管上相应受体结合,从而抑制过度血管舒张,防止脑过度灌注。

为解决脑类器官中心细胞缺氧坏死问题,有研究团队通过在脑类器官培养过程中融合内皮细胞来构建血管化类器官。首次将同一患者来源的诱导多能干细胞衍生的血管内皮细胞与全脑类器官共培养实现血管化,结果发现人内皮细胞在脑类器官内部形成具有毛细血管形态的管状通道。然而,内皮细胞不能准确地模拟人脑微血管,且脑类器官和内皮细胞的融合无法很好地模拟大脑神经干细胞和血管细胞的早期相互作用。为此,有研究采用了与人脑微血管更相似的人脐静脉内皮细胞,并将这些细胞与胚胎干细胞或诱导多能干细胞在体外共培养以生成血管化脑类器官。研究表明,这些内皮细胞在脑类器官中连接并形成发育良好的网状或管状血管结构,促进了脑类器官的成熟发育,反过来,共培养还能诱导内皮细胞向脑样内皮细胞发展。此外,血管结构首先位于脑室区/脑室下区上方,与神经祖细胞相邻,之后逐渐出现在脑类器官的迁移区和皮质板中,在一定程度上还原了神经发生过程中血管细胞与神经干细胞之间的相互作用。
 
除了与内皮细胞共培养的方法,有研究团队使用中胚层与外胚层共分化以构建血管化脑类器官。在胚胎干细胞的诱导分化过程中添加VEGF从而促进脑类器官和血管内皮细胞的共分化,产生具有血脑屏障特征的管状血管,然而长期培养期间内皮细胞不能很好地维持,稳健扩张受到限制,且缺乏血流灌注导致内皮管形态扭曲变形。
 
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 .