生物医学工程师已经培养出微型人体血管

生物医学工程师已经培养出微型人体血管，其表现出与哈金森 - 吉尔福德早衰综合征相关的许多症状和药物反应 - 这是一种极为罕见的遗传性疾病，其导致类似儿童加速衰老的症状。

该技术将帮助医生和研究人员更快地筛查疾病的潜在治疗方法，目标是最终创建个性化筛查平台。该技术还提供了一种研究其他罕见疾病的新方法，并可提供治疗老年人心脏病的见解。

“目前为这种疾病开的药物之一将患者的生命延长了三个月，这被认为是一项重大的壮举，”杜克大学生物医学工程博士候选人，该研究的第一作者Leigh Atchison说。“他们正在寻找能够延长寿命甚至几个月的任何东西。这是毁灭性的。”

哈金森 - 吉尔福德早衰综合征 - 或简称为早衰 - 是由基因组中的单点突变引起的非遗传性遗传疾病。它是如此罕见和如此致命，目前全世界只有大约250个已知病例。

早衰是由一种名为progerin的缺陷蛋白质引发的，该蛋白质在细胞核外积累而不是成为其结构支持系统的一部分。这导致细胞核呈现异常形状并抑制其分裂能力。由此产生的症状看起来很像加速老化，受影响的患者通常死于14岁以前由于血管减弱引起的心脏病。

“老年人不被认为是遗传性的，因为没有人能活得足够久，”杜克的生物医学工程学院的R. Eugene和Susie E. Goodson教授George Truskey说。“目前有75名儿童正在进行临床试验，鉴于这种疾病的罕见性，这是​​令人惊讶的。但是考虑到15种化合物用于试验，数学最终将无法解决。你不能尝试所有这些药物或各种药物他们在人类中的组合，所以我们希望我们的平台将提供另一种方法来测试它们。“

血管难以模拟，因为它们的壁具有多层细胞，包括内皮和培养基。内皮是与循环血液相互作用的所有血管的最内层衬里。媒体主要由平滑肌细胞组成，有助于控制血液的流动和压力。

研究人员认为，这些平滑肌细胞的恶化最终会导致心脏病和失败，而这往往会导致患有早衰的患者。但由于患有早衰症的人很少，因此在患者身上学习是极其困难的。

“因为它是一种难以研究的疾病，我们希望看看我们是否可以使用更准确地代表疾病的人类细胞创建一个平台，然后将其用于药物测试，”Atchison说。“因此，我们尝试使用源自早衰患者细胞的诱导多能干细胞培养微型人造血管。”

该计划奏效了。在仅仅四周的生长过程中，工程化的血管表现出许多症状患者所见的症状 - 单纯细胞培养无法再创造的症状。血管对药物的反应也类似，揭示了目前治疗方法的细微差别。

虽然在给予雷帕霉素类似物一周后血管显示出改善的功能，但仍然存在称为依维莫司，钙化和心血管疾病的其他症状的药物。这意味着该药物有助于平滑肌细胞更好地发挥作用，但不能弥补潜在的症状。

“这就是我们的系统如此有用的原因，”Atchison说。“它可以更准确，更高通量地告诉我们这种药物正在做什么，以及我们是否需要第二次治疗以解决疾病的其他方面。”

成功也可能有助于研究其他罕见疾病。

“我们最满意的是，这可以作为在实验室中创建一种罕见疾病血管模型的原则的证据，以便更好地理解它并希望开发一种疗法，”Truskey说。

该研究还可以深入了解为什么一些老年人特别容易患心脏病。许多心脏病患者表现出相同的progerin蛋白积累，因此研究人员认为这两种情况之间可能存在联系。

当然，新的人造血管存在局限性。它们与任何外部器官无关，也不嵌入生物人类复杂的生物学中。

“我们在这项研究中只创造了来自早衰患者的平滑肌细胞，但它们的内皮细胞也可能起主要作用，”Atchison说。“如果我们能够将来自患者自身细胞的内皮细胞整合到模型中，那么我们就可以为这些患者创建一个更加个性化的测试平台。”

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