干细胞研究使生物工程动脉更接近现实

干细胞生物学家多年来一直没有成功尝试生产能够引起功能性动脉的细胞，并为医师提供了抗击心血管疾病的新选择，而心血管疾病是世界上主要的死亡原因。

但是，莫格里奇研究所和威斯康星大学麦迪逊分校共同开发的新技术，首次以与疾病模型和临床应用相关的质量和规模生产了功能性动脉细胞。

干细胞先驱詹姆斯·汤姆森(James Thomson)实验室的科学家在7月10日的《美国国家科学院院刊》上发表了报告，描述了产生和表征动脉内皮细胞的方法-引发动脉发育的细胞-表现出许多特异性身体所需的功能。

此外，这些细胞有助于新的动脉形成并提高了心肌梗塞模型中所用小鼠的存活率。用这种细胞系治疗的小鼠的存活率为83%，而对照组为33%。

莫格里奇的助理科学家，主要作者Jue Zhang说：“杀死人的心血管疾病主要影响动脉，以前没有人能够有效地制造出这类细胞。”“这里的关键发现是一种使动脉内皮细胞更具功能性并在临床上有用的方法。”

根据美国心脏协会的统计，在美国，心血管疾病占每年死亡人数的三分之一，并且每年夺走的生命数量超过所有形式癌症的总和。汤姆森实验室已将动脉工程作为其首要研究重点之一。

新技术首次产生了与疾病建模和临床应用相关的高质量和规模的功能性动脉细胞。

张说，挑战在于通用的内皮细胞相对容易制造，但它们缺乏真正的动脉特性，因此临床价值很小。

研究团队将两种开拓性技术应用于该项目。首先，他们使用单细胞RNA测序来鉴定对动脉内皮细胞分化至关重要的信号通路。他们发现了大约40个具有最佳相关性的基因。其次，他们使用了CRISPR-Cas9基因编辑技术，使他们能够创建报告基因细胞系，以实时监测动脉分化。

“利用这项技术，您可以测试这些候选基因的功能，并测量在我们的目标动脉细胞中生成多少细胞，”张说。

该研究小组围绕五个关键生长因子制定了一个方案，这些因子对动脉细胞的发育做出了最重要的贡献。他们还确定了干细胞科学中使用的一些非常常见的生长因子，例如胰岛素，它们出人意料地抑制了动脉内皮细胞的分化。

“我们的最终目标是将这种改进的细胞衍生过程应用于可用于心血管外科手术的功能性动脉的形成，”莫格里奇(Morgridge)再生生物学主任，威斯康星大学麦迪逊分校细胞与再生生物学教授，汤姆森说。“这项工作提供了宝贵的证据，证明我们最终可以获得功能性动脉内皮细胞的可靠来源，并使动脉的行为和行为像真实的事物一样。”

汤姆森(Thomson)的团队与许多威斯康星大学麦迪逊分校(UW-Madison)合作者一起，处于由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)支持的为期7年的项目的第一年中，研究开发适用于人体移植的动脉库的可行性。

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