研究:人類第一次從培養皿中培養出3D血管組織

2019-07-19T16:45:32+08:002019-02-11|頭條, 最新文章, 健康新知|

最新的一期的《自然》《Nature》雜誌的論文指出,奧地利科學院分子生物技術研究所(IMBA)和英屬哥倫比亞大學組成的聯合研究團隊,開發出了一種在培養皿中培養的人類3D血管組織,可以模仿人類血管的結構和功能。

誘導胚胎幹細胞 在培養皿中長出人工血管

追本溯源,人類的血管及全身體細胞都是由幹細胞分化而來,因此如果能夠將體細胞逆向分化,就可以變回幹細胞,也就是俗稱的多功能幹細胞(iPSC)。而在建置3D血管的過程中,研究團隊先誘導培養皿中的幹細胞,分化為2D的血管上皮細胞,之後再將血管上皮細胞建構成,包括內皮細胞和微细血管外膜细胞及微血管網路的3D結構類血管組織。

而研究團隊,用了免疫螢光檢測3D結構類血管組織的成分,也證實了從培養皿中培養的3D結構類血管組織和天然的人類血管並無太大差異。論文的主要作者之一的Josef Penninger認為,能夠將幹細胞特定誘導成人體血管是可以改變生物遊戲規則的方法。

移植人工血管至動物體內 發育出完整的血管系統

研究團隊接著將3D結構類血管組織移植到實驗動物小鼠體內,觀察人造血管是否能夠和天然的正常血管一樣工作?結果顯示,移植至小鼠體內的血管組織分化發育為動脈、靜脈及微血管,這表示可以在實驗動物中培育出完整的人體血管系統。而論文的第一作者Reiner Wimmer表示,研究的結果顯示,幹細胞可以誘導發育為真實的人類血管,培養皿發育的人工血管構造和人類的微血管很像,所以可以利用人工血管來研究人體的血管疾病。

利用人工血管幫助糖尿病併發的血管病變

許多糖尿病患者會因為血管基底膜異常增厚所造成的血管病變,使組織的血液循環和供氧狀況異常,造成中風、失明、腎衰竭、心臟病或是截肢等問題。而研究團隊模擬糖尿病體內環境,將人工血管暴露其中,觀察到和糖尿病患者血管病變相似的狀況,人工血管的基底膜也出現了異常增厚和擴張的情形。

研究團隊表示,這代表血管可以用來模擬不同疾病條件下的狀況,來輔助進行開發藥物或是研發新的治療方法,若能確定血管疾病的潛在原因,就有希望為全球數億糖尿病患者開發和測試新藥物。

參考文章:Human blood vessel organoids as a model of diabetic vasculopathy

期刊小檔案:《Nature》是世界上最早的科學期刊之一,也是全世界最權威及最有名望的學術期刊之一,首版於1869年11月4日。雖然今天大多數科學期刊都專一於一個特殊的領域,《Nature》是少數依然發表來自很多科學領域的一手研究論文的期刊。

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文/黃聖筑 圖/許嘉真

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