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成人内皮干细胞可以制造全功能血管

发表于 2018-03-02

 

血管的正常功能对生命至关重要:血管负责将富氧红血球,营养物质和免疫细胞运送到全身,仅举几例功能。血管缺陷会相应地导致各种危及生命的疾病。干细胞是可以产生新组织的未分化细胞,在再生医学和治疗各种疾病方面具有显着的潜力。在血管中,组织驻留干细胞的存在受到了激烈的争论。以大阪大学为中心的研究团队现在可能已经发现了难以捉摸的干细胞,为成人血管内皮干细胞(VESCs)提供了能够产生功能全面的血管的证据。


该研究小组以前已经确定了内皮细胞(EC)的一个群体,这些细胞从最内层的血管中分离出来,具有类似于干细胞的特性。细胞实际上是通过功能分析来分离的,所以该团队有兴趣找到特异性定义内皮干细胞的分子标记。该研究报道于Cell Stem Cell。


“我们的方法是寻找在内皮干细胞群中高表达的细胞表面蛋白,但不能在其他ECs中表达,”负责这项研究的高仓信行解释说。“一旦我们发现了清晰的ECs干细胞标志物,我们就可以根据表面上表达的蛋白质对细胞进行分类,这在理论上将允许我们分离出一个同质的候选内皮干细胞库。”


研究人员发现了一种高度丰富的糖蛋白,称为CD157,在欧共体人口的一小部分中表达。在分离出仅表达CD157的EC之后,他们着手确定它们是否是真正的VESC。干细胞的关键特征是它们能够自我再生,所以他们推测CD157阳性的ECs能够形成新的血管。研究小组通过实验性地损伤小鼠,损伤向血液供应肝脏的血管并用从肝脏分离的CD157阳性ECs注射来测试该想法。


“结果比我们所期望的要多,”Takakura补充道。“移植后一个月,富含CD157的细胞产生了功能全面的门静脉,门静脉,窦状静脉,肝静脉和动脉 - 基本上是健康肝脏中发现的每种类型的血管,我们对结果非常鼓舞,所以我们随后每只注射一只小鼠,成功率较低,但即使是单个细胞也足以重建他们的血管。“


除了修复受伤组织外,干细胞对维持健康组织至关重要。作为进一步确认他们发现了VESC,该团队使用荧光记者跟踪这些细胞在未受伤的健康小鼠中的命运。一年后,这些细胞继续补充肝脏中正常的血管组织 - 准确地说,可以预期的是天然干细胞的功能。


在成功的肝脏修复实验之后,该团队试图确定细胞在治疗其他血管相关疾病中的多功能性。血友病A是一种血液无法正常凝固的罕见出血性疾病,是由可阻止肝血管凝结凝血因子VIII(FVIII)的基因突变引起的。当将从健康小鼠采集的VESC注射到血友病A小鼠中时,细胞开始产生新的肝血管 - 并且血液中FVIII的水平从不到正常值的1%增加到超过60%。


值得注意的是,这些细胞的治疗潜力似乎并不局限于肝脏缺陷。研究人员还利用肌肉组织中的VESCs治疗小鼠肢体缺血,缺氧的血液可导致组织损伤和脚坏死。该研究可能代表了基于细胞疗法治疗血管疾病的转折点。


Takakura说:“我们的研究结果表明CD157阳性的血管内皮干细胞产生了能够修复血管损伤并保持正常血管结构的细胞类型等级。我们相信这些发现代表了一种全新的思维方式,即如何形成血管,最终如何用干细胞治疗与血管功能障碍有关的疾病。”

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