上面图片中的血管是在人类脂肪组织中的内皮细胞在培养中扩增并移植到免疫缺陷受体小鼠后形成的。图片来源：杨林博士
根据威尔康奈尔医学院（Weill Cornell Medicine）研究人员的一项临床前研究，科学家们发现了一种方法，可以从一个小的活检样本中诱导人类内皮细胞在实验室中增殖，产生足够多的细胞来替换受损的血管或滋养用于移植的器官。
内皮细胞形成血管内壁，调节血流、炎症和愈合过程。传统的在实验室培养这些细胞的方法只能产生有限数量的细胞，之后它们就会失去功能。新方法涉及用一个小分子处理成年内皮细胞，触发休眠细胞苏醒并分裂数百次，而不显示衰老、突变或功能丧失的迹象。
这项发表于10月14日《自然心血管研究》（Nature Cardiovascular Research）的研究结果，可能为生成大量患者自身内皮细胞提供可靠方法，从而实现用于心脏病、糖尿病治疗和器官移植的血管移植物，以及靶向异常肿瘤血管的策略。
"尽管我们能够在实验室中分离人类内皮细胞超过50年——这一突破最初由威尔康奈尔医学院科学家于1973年报道——但它们用于人类治疗一直很麻烦。很难培养出足以血管化人类器官的临床数量，"领导这项研究的威尔康奈尔医学院Hartman治疗性器官再生研究所和Ansary干细胞研究所主任、再生医学部门主任、遗传医学Arthur B. Belfer教授Shahin Rafii博士说。
"我们的技术允许临床实验室使用医生办公室中获取的小活检样本，最终生产出一万亿个或更多功能正常的内皮细胞，而不会获得任何异常特征。"
威尔康奈尔医学院再生医学讲师杨林博士和Rafii实验室研究助理Geng Fuqiang博士也共同领导了这项研究。
唤醒与增殖
人类器官需要健康的血管网络来愈合和再生，但生产必要的内皮细胞一直很棘手。即使是来自废弃人类脐带的年轻、健康内皮细胞，在约八次细胞分裂后也会变得不稳定和衰老。
成年内皮细胞增殖效率更低，因为一些信号通路使大部分细胞保持休眠状态。其中之一是芳烃受体（AH receptor）通路，它调节细胞核中的基因表达。最近，科学家发现用一类小分子抑制芳烃受体可以触发造血干细胞分裂。研究人员假设这种方法也可能适用于成年内皮细胞。
研究团队发现，三种不同的小分子可以阻断芳烃受体，并从各种人类组织（包括容易获取的成年脂肪组织）中扩增内皮细胞。在芳烃受体抑制剂存在下培养活检样本，可产生多达2万亿个内皮细胞，比对照培养多100倍。即使经过如此大规模的扩增，处理后的细胞仍具有正常的基因表达、基因组稳定性和形成血管的潜力。
"这就像青春之泉——细胞不会衰老也不会癌变，这对临床治疗至关重要，"也是威尔康奈尔医学院Englander精准医学研究所和Sandra and Edward Meyer癌症中心成员的Rafii博士说。
一个令人惊讶的新通路
当研究团队进一步研究抑制剂处理的细胞如何能够如此大量扩增时，他们发现了一些意想不到的情况。"我们认为如果我们在基因上敲低芳烃受体基因表达，即使没有抑制剂也应该有更多的增殖，但我们发现事实并非如此，"杨林博士说。"这提供了一个线索，即小分子不是抑制已知的芳烃受体通路，而是以完全不同的方式工作。"
杨林博士和Geng博士确定，抑制剂不是阻断芳烃受体的常规活性，而是触发了一条替代通路，改变了受体与其他涉及代谢、氧化和炎症的蛋白质的相互作用。抑制剂降低了有害活性氧的水平，并允许细胞使用除葡萄糖以外的替代过程获取能量。
"这使它们能够继续复制，同时保护基因组完整性，"Rafii博士说。进一步的实验发现，抑制剂激活了多胺的产生——一种对正常细胞生长和生存至关重要的分子——这可能正在推动内皮细胞增殖。
这些发现为在人类治疗所需规模上生成血管构建块奠定了基础。接下来，研究人员将剖析抑制剂与芳烃受体结合如何重塑内皮细胞中的细胞信号传导和代谢。最重要的是，研究人员计划利用这种变革性方法培养临床规模的组织特异性血管，这些血管非常适合工程化持久的替代器官。
【全文结束】
