心血管疾病是全世界死亡的主要原因，治療并不容易。這種疾病嚴(yán)重?fù)p害患者的血管，可能需要復(fù)雜的搭橋手術(shù)。
莫格里奇研究所的科學(xué)家們正在努力實(shí)現(xiàn)建立動脈庫的夢想——類似于今天常見的血液庫——它可以在手術(shù)過程中用現(xiàn)成的材料替換患病的動脈。
摩根里奇再生生物學(xué)家詹姆斯湯姆遜實(shí)驗(yàn)室的最新工作使科學(xué)更接近這個目標(biāo)。
在2019年5月9日在線發(fā)表在《干細(xì)胞報告》上的一篇論文中，湯姆森實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)調(diào)了一種更好的生長平滑肌細(xì)胞的方法，平滑肌細(xì)胞是動脈的兩個細(xì)胞構(gòu)建模塊之一，來源于多能干細(xì)胞。這項(xiàng)工作還發(fā)現(xiàn)了一種潛在的藥物，可以降低患者手術(shù)后的風(fēng)險。
湯姆森說：“我們決定把重點(diǎn)放在血管上，因?yàn)樾难芗膊∈鞘澜缟现饕乃劳鲈??！袄?，在美國，心臟病和中風(fēng)分別是第一和第三殺手。這項(xiàng)工作除了為移植制造血管外，還有其他意義；這是更先進(jìn)的組織工程的墊腳石?！?
要在實(shí)驗(yàn)室制造動脈，有兩種必要的細(xì)胞類型：內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞。2017年，實(shí)驗(yàn)室演示了內(nèi)皮細(xì)胞的生成和表征方法，而新的研究則集中在平滑肌細(xì)胞上。
主要作者張玨和副科學(xué)家莫格里奇說，廣泛使用的干細(xì)胞平滑肌細(xì)胞生長因子也可能導(dǎo)致內(nèi)膜增生，這是旁路移植術(shù)失敗的最常見原因之一。
在內(nèi)膜增生中，由于平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，動脈壁的一部分變厚，并導(dǎo)致血管變窄。
“我們希望有一個可以降低內(nèi)膜增生風(fēng)險的計劃，”張說。“這是平滑肌細(xì)胞分化的常見問題。如果你想做一條有用的動脈，就不會有這個風(fēng)險。”
健康的平滑肌細(xì)胞需要收縮能力，這有助于它們將血液分布到全身并調(diào)節(jié)血壓。該團(tuán)隊使用高通量篩選來鑒定一種叫做RepSox的小分子，這種小分子最有可能產(chǎn)生具有收縮特性的細(xì)胞。
RepSox是從篩選的4804個小分子中鑒定出來的。與廣泛使用的生長因子相反，RepSox抑制內(nèi)膜增生。它比這些增長因素更穩(wěn)定，也是一種更便宜的選擇。
RepSox有利于區(qū)分平滑肌細(xì)胞的特性，也是降低術(shù)后并發(fā)癥(如內(nèi)膜增生)風(fēng)險的理想候選藥物。因此，這種基于干細(xì)胞的高通量篩選可以作為一種新的策略來識別限制血管狹窄的藥物。
“即使你做了搭橋手術(shù)，你的動脈也會出現(xiàn)一些問題，比如內(nèi)膜增生導(dǎo)致的再狹窄(動脈狹窄)，”張醫(yī)生說?！澳壳笆袌錾现挥袃煞NFDA批準(zhǔn)的藥物[可以解決這些問題]，而且它們不是細(xì)胞類型特異性的，這意味著它們有副作用。我們發(fā)現(xiàn)RepSox抑制內(nèi)膜增生，副作用更少?！?
RepSox是細(xì)胞類型特異性的，因此它抑制平滑肌細(xì)胞并防止內(nèi)膜增生的發(fā)展，而不影響鄰近的細(xì)胞類型，如內(nèi)皮細(xì)胞。
雖然這一發(fā)現(xiàn)使科學(xué)家們更接近于改善心血管疾病的治療，但張說，還有另一個挑戰(zhàn)需要解決：細(xì)胞成熟。
“基本上，這種細(xì)胞類型比以前的努力要好，但還不成熟，”張說。“我們需要誘導(dǎo)這些細(xì)胞變得更加成熟，與我們的自然動脈更加相似，功能更加強(qiáng)大。”
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