中文

科研服务

KYfw
当前页面:首页 >> 科研服务 >>  相关文献相关文献
文献解读 | 综述:组织特异性hPSC-EC助力于类器官血管化(上)
发布时间:2022-03-18 13:40:44 | 浏览次数:

建立一个可以准确重现人类疾病发生发展的体外模型,一直是医学研究领域的巨大挑战。目前常用于研究人类疾病机制以进行疗法开发和药物筛选的模型,主要是不同细胞系及实验动物,但这些模型并不能满足日新月异的医疗研究需求,而类器官的出现则为这困境打开了新的大门。

类器官是指干细胞在体外3D培养条件下,通过自我更新、自我组织形成的具有类似于来源器官组织形态结构、遗传学特征,并能重现部分功能的培养物。而在临床研究领域,肿瘤患者来源类器官展现了其与原组织高度的一致性。多项研究成果展示了肿瘤类器官概括患者个体间差异的特征及其在临床应用方面的无限潜力。但是肿瘤类器官模型亦有其局限性,其中之一就是目前大部分的类器官源于上皮干细胞,故缺乏肿瘤微环境细胞的参与,随着免疫治疗和抗血管治疗在肺癌治疗体系中地位的不断攀升,研究肿瘤细胞和肿瘤微环境的交互关系显得尤为重要。

那该如何解决呢?可能最普遍的想法是,既然人体是通过血管来运输营养和代谢废物的,那么我们为类器官增加血管不就可以让它更完美地模拟人体了嘛!


【1】血管内皮细胞

要开发出具有血管结构的类器官,我们必须要了解血管内皮细胞。血管壁从管腔面向外依次为内膜、中膜和外膜,其中内皮细胞作为血管的内衬,形成光滑面,便于血液流动。同时,作为血管壁的主要构成,内皮细胞还通过感知并响应流体流动来调节所有器官中的免疫细胞运输,具有组织特异性特征。研究表明,由人多能干细胞 (hPSC) 分化的组织特异性内皮细胞(EC)可以为研究和治疗提供更精确的疾病建模系统,下面将对其简述:

1.1组织特异性内皮细胞的类型

研究表明,hPSC-ECs的异质性可能与组织特异性内皮形态有关,这些形态可以概括为以下几种类型:

(1)连续结构:主要存在于肌肉、大脑、心脏和肺组织,具有紧密的局灶连接,负责调节离子和水等小分子的扩散(图1)。


图1. 左:连续结构,右:野生型小鼠皮质毛细血管的血管腐蚀模型

(2)有孔结构:常见于肾脏、胰腺、内分泌腺和小肠。


图2. 左:有孔结构, 右:野生型鼠肾小球毛细血管内皮开窗的管腔表面

(3)不连续结构:常见于肝窦 ECs (LSECs) 。


图3. 左:不连续结构, 右:C.内皮和基底膜中的大间隙导致筛板状分层

右D:内皮表面的更高放大倍数显示有窗的 LSEC

1.2 hPSC培养的血管内皮细胞

(1)人类多能干细胞衍生的脑微血管内皮细胞(hPSC-BMECs):hPSC-BMEC培养出来后高表达血脑屏障表面标记物,屏障功能增强,这种细胞具有较强的抗生理剪应力能力,可作为一种有效的脑屏障模型。但这也有一定缺陷,一个是培养纯度不够高,有部分细胞高度表达上皮细胞标记物伴有上皮表型,另外一个是介导免疫细胞相互作用的能力较弱,培养细胞上缺乏几个已知的在体内参与免疫细胞穿过血脑屏障迁移的关键粘附分子的表达。

(2)心内膜样血管内皮细胞(EECs):EECs经历内皮细胞到间叶细胞的转变是实现多能潜能的关键过程,在心肌小梁诱导和多种细胞类型的发育中发挥着重要作用。一种从hPSCs直接单层分化心内膜样ECs的方案是,通过心源性中胚层定向分化hPSCs,然后形成心脏祖细胞,在多种辅助因子和抗坏血酸的作用下成熟3天后,最终得到ECs细胞,能明确这些一般心脏ECs的心内膜分化路径。

(3)脉络膜血管内皮细胞(CECS):CECS的建立使用了逐步方法进行hPSC-CECs分化,与依赖共培养方法和自发分化不同:先使用多种辅助因子诱导EBs形成中胚层;其次中胚层诱导分化后,选用相关辅助因子诱导ECs分化;最后对CD31+细胞进行分选,进行hPSC-CEC纯化。这些ECs在细胞基质中能够形成三维毛细血管网络,并显示血管腔,表明hPSC-CECs成功重建空的脉络膜。

(4)肝窦状血管内皮细胞(LSECs):LSECs是不连续的内皮的典型代表,建立功能性LSECs很有意义,它可以在低氧(5% O2)条件下从hPSCs分化:首先用EBs诱导hPSCs分化,添加多种辅助因子诱导hPSCs中胚层诱导;在血管母细胞生成后,使用添加VEGF-A或伽马分泌酶抑制剂;再将CD34+细胞在含有多种辅助因子的培养基中分化成熟;通过添加TGF-b抑制剂和cAMP诱导LSEC分化成熟。


参考文献:

[1]Nguyen J, Lin YY, Gerecht S. The next generation of endothelial differentiation: Tissue-specific ECs. Cell Stem Cell. 2021 Jul 1;28(7):1188-1204. doi: 10.1016/j.stem.2021.05.002. Epub 2021 Jun 2. PMID: 34081899.



 上一篇:类器官技术在肺癌领域的研究与应用
 下一篇:文献解读 | 综述:组织特异性hPSC-EC助力于类器官血管化(下)

广州市黄埔区开源大道11号企业加速器C3栋6楼

澳门特区殷皇子大马路43-53A澳门广场
联系电话:18022370821 / 020-31604743 / 4009908020

备案号:粤ICP备18045476号

友情链接: CSCO中国临床肿瘤学会 广东省精准医学应用学会成员企业 今日财经<<2019年创新科技行业年终盘