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干细胞产生自然的身体血管系统的蓝图

在普通的成年人中,估计有10万英里的毛细血管,静脉和动脉 - 这些管道将生命维持的血液输送到身体的每个部位,包括心脏和大脑等重要器官。

当脉管系统出现问题时,结果可能是心脏病发作,中风或其他威胁生命或慢性病。据估计,仅在美国就有850万人患有动脉疾病,而血管疾病在世界范围内杀死的人数比任何其他疾病都要多。

但是现在科学家们已经准备好更好地了解构成血管的细胞的基本发育以及如何在实验室培养皿中更可靠地培养它们。威斯康星大学麦迪逊分校病理学和实验室医学,细胞和再生生物学教授Igor Slukvin领导的一个小组在Cell Reports中撰写,描述了产生人体脉管系统的不同类型细胞的发育途径。

“如果你知道细胞如何发育,你可以设计合适的疗法,”Slukvin解释说。“我们已经能够开发出在实验室中制造这些不同类型细胞的条件。”

Slukvin团队报告的进展与主要作者,威斯康星州国家灵长类动物研究中心的科学家Akhilesh Kumar非常重要,因为它提供了血管系统在发育的早期阶段如何产生的蓝图。现在,科学家们可以研究构成血管的细胞,并设计出用于研究血管疾病的新模型。至关重要的是,发现生成结构单元细胞的方法可以帮助在实验室中设计用于疾病建模,药物筛选和治疗目的的血管。

进入构成血管的细胞并了解它们的发育途径,因为它们来自共同的祖细胞 - 称为间充血细胞 - 成为内皮细胞和间充质细胞,有助于解决血管组织工程中的一个基本问题:提供随时获取血管来源的信息。细胞生长血管用于治疗。

“现在,研究人员可以获得大量用于血管工程的新细胞类型替代品,”Kumar说,并指出新威斯康星州的研究与祖先干细胞的原生能力相结合,可以增殖并分化为不同的细胞类型。 ,可能会加速生长血管移植物所需的时间。

新研究的一个重要发现是发现细胞标记物以鉴定实验室培养皿中不同类型的细胞。科学家可以识别活体组织中不同类型的血管细胞。例如,周细胞与诸如毛细血管的小血管相关,而平滑肌细胞与较大血管的血管壁相关。然而,当在培养物中从头制作细胞时,难以将一种细胞类型与另一种细胞类型区分开。

“在体内,我们可以按位置识别细胞,”Slukvin指出,他的教师任命在威斯康星大学医学院和公共卫生学院。“我们不能在实验室里做到这一点。我们需要确定细胞类型特异性标记。“

在这项研究中,Kumar发现构成血管的细胞来自共同的间充质母细胞祖细胞,这种细胞类型也会产生骨骼,软骨和肌肉等组织。跟踪产生血管细胞的发育途径的能力为科学提供了设计新细胞疗法的有效途径:“如果你知道细胞是如何发育的,我们可以设计合适的疗法,”Slukvin说。

现在,用于治疗患者的血管和动脉通常来自患者本身。从头开始创造新的血管用于治疗仍然远非现实,但威斯康星州的新研究是迈向这一目标的重要一步。用于治疗的工程组织是一个漫长的过程,但使用诱导多能干细胞来创建患者的组织库,其遗传特征使其成为大多数人的兼容捐赠者,这是一项正在积极探索的策略,包括由Morgridge Institute for Research合作由威斯康星干细胞先驱詹姆斯汤姆森领导,他是这项新研究的合着者。

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