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首次!科學家在實驗室中培育出了“完美”的人類血管

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科學家首次成功在實驗室中培育出了“完美”的人類血管。這項突破將對多種血管疾病的研究產生重大影響,其中也包括糖尿病在內,可以讓研究人員更加輕松便捷地測試新型藥物。

圖為該研究團隊打造的血管“類器官”的三維結構圖

“能夠從干細胞逐步培育出人類血管具有重大意義。”該研究高級作者、英屬哥倫比亞大學生命科學研究所主任約瑟夫·佩寧格指出,“人體中的每個器官都與循環系統息息相關。這一突破有望幫助研究人員找到多種血管疾病的原因和療法,如阿爾茨海默癥、心血管疾病、傷口愈合問題、中風、癌癥、當然還有糖尿病。”

佩寧格和同事們研究出了一種方法,可以在培養皿中培育出三維人類血管“類器官”。類器官是指從干細胞培育而來、模擬某種器官的三維結構,可以讓研究人員在培養皿中分析該人體器官的特定方面。

這些所謂“血管類器官”也是用干細胞在實驗室中培育得來的,與真正的人類血管的結構與功能驚人地相似。研究人員將這種血管類器官移植到小鼠體內后,這些人造血管成功發育成了功能完好的血管,包括動脈和毛細血管。這一發現說明,我們不僅能在培養皿中用人類干細胞培育出血管類器官,還能讓其在另一種生物體內發育為一套功能正常的人體血管系統。

這一突破性技術已被發表在期刊《自然》上。該發現還為我們預防血管變化指明了一條新途徑。血管變化是糖尿病患者的主要死亡原因和病變癥狀之一。

圖為人體血管和血管“類器官”在糖尿病環境下的變化圖示。糖尿病患者體內血管(圖中紅色部分)周圍的基底膜(綠色部分)會顯著增厚。在實驗室中培育出的血管“類器官”可作為研究模型,幫助科學家尋找糖尿病新療法

研究人員讓培養皿中的血管類器官暴露在“糖尿病環境”之中。“我們驚訝地發現,這些血管類器官的基底膜明顯增厚。這與糖尿病患者體內的血管損傷極為相似。”研究人員指出。接著,研究人員試圖尋找能夠阻止血管壁增厚的化學物質。結果發現,在現有的糖尿病藥物中,沒有一種對這類血管問題有效,不過,他們發現人體內一種名叫γ-secretase的酶能夠阻止血管壁增厚,說明該物質或許有助于治療糖尿病。

研究人員認為,此次發現將幫助他們找到血管疾病的內在根源,或許還有助于研發和測試糖尿病新療法,“我們此次工作最令人激動之處在于,我們成功用干細胞造出了真正的人類血管,”該研究的第一作者雷納·維默表示,“我們造出的血管類器官與人體毛細血管極為相似,相近度甚至達到了分子級,如今我們可以利用這些人造血管,直接在人體組織上研究血管疾病。”(葉子)

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