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科学家首次在实验室中培育出人类血管“类器官”

2019-1-21 9:04:13来源:新浪科技作者:叶子责编:小白评论:

北京时间1月21日消息,据国外媒体报道,科学家首次成功在实验室中培育出了“完美”的人类血管。这项突破将对多种血管疾病的研究产生重大影响,其中也包括糖尿病在内,可以让研究人员更加轻松便捷地测试新型药物。

▲图为该研究团队打造的血管“类器官”的三维结构图

“能够从干细胞逐步培育出人类血管具有重大意义。”该研究高级作者、英属哥伦比亚大学生命科学研究所主任约瑟夫·佩宁格(Josef Penninger)指出,“人体中的每个器官都与循环系统息息相关。这一突破有望帮助研究人员找到多种血管疾病的原因和疗法,如阿尔茨海默症、心血管疾病、伤口愈合问题、中风、癌症、当然还有糖尿病。”

▲图为人体血管和血管“类器官”在糖尿病环境下的变化图示。糖尿病患者体内血管(图中红色部分)周围的基底膜(绿色部分)会显著增厚。在实验室中培育出的血管“类器官”可作为研究模型,帮助科学家寻找糖尿病新疗法

佩宁格和同事们研究出了一种方法,可以在培养皿中培育出三维人类血管“类器官”。类器官是指从干细胞培育而来、模拟某种器官的三维结构,可以让研究人员在培养皿中分析该人体器官的特定方面。

这些所谓“血管类器官”也是用干细胞在实验室中培育得来的,与真正的人类血管的结构与功能惊人地相似。研究人员将这种血管类器官移植到小鼠体内后,这些人造血管成功发育成了功能完好的血管,包括动脉和毛细血管。这一发现说明,我们不仅能在培养皿中用人类干细胞培育出血管类器官,还能让其在另一种生物体内发育为一套功能正常的人体血管系统。

这一突破性技术已被发表在期刊《自然》上。该发现还为我们预防血管变化指明了一条新途径。血管变化是糖尿病患者的主要死亡原因和病变症状之一。

研究人员让培养皿中的血管类器官暴露在“糖尿病环境”之中。“我们惊讶地发现,这些血管类器官的基底膜明显增厚。这与糖尿病患者体内的血管损伤极为相似。”研究人员指出。接着,研究人员试图寻找能够阻止血管壁增厚的化学物质。结果发现,在现有的糖尿病药物中,没有一种对这类血管问题有效,不过,他们发现人体内一种名叫γ-secretase的酶能够阻止血管壁增厚,说明该物质或许有助于治疗糖尿病。

研究人员认为,此次发现将帮助他们找到血管疾病的内在根源,或许还有助于研发和测试糖尿病新疗法,“我们此次工作最令人激动之处在于,我们成功用干细胞造出了真正的人类血管,”该研究的第一作者雷纳·维默(Reiner Wimmer)表示,“我们造出的血管类器官与人体毛细血管极为相似,相近度甚至达到了分子级,如今我们可以利用这些人造血管,直接在人体组织上研究血管疾病。”

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