《自然》：突破！科学家首次用干细胞培养出完美人体血管

　　打破当前糖尿病研究格局的将会是什么？一款全新机制的药物，还是全新的治疗理念？答案也可能在于人体血管系统。

　　近日《自然》杂志发表的一项新研究中，科学家们首次成功培养出了人体血管的完美类器官，并确定了可能预防血管变化的关键机制。血管病变是糖尿病患者最常见的并发症之一，也是致死的主要原因之一。这项突破性的技术大大促进了糖尿病等血管疾病方面的研究。

▲实验室制造的人体血管模型（图片来源：IMBA，引自UBC官网）

　　糖尿病在全世界影响了约4.2亿人。很多糖尿病症状都是由于血管变化引起的血液循环和组织供氧受损而导致的。尽管糖尿病患者普遍患有血管疾病，但以往人们对其中的机制知之甚少，因此，治疗手段难有突破性的发展。

　　为了解决这个问题，来自不列颠哥伦比亚大学（UBC）和奥地利科学院分子生物技术研究所（IMBA）的合作团队开发了一种开创性的模型：使用干细胞，在培养皿中培养3D的人体血管类器官。类器官是一种3D的体外细胞培养物，可模仿器官并用于相关研究。在这项研究中，研究人员培养的类器官就能够惊人地模仿真实人体血管的结构和功能。这是人们首次在实验室里培养出血管！

　　接下来，研究人员又将血管类器官移植到小鼠体内，带来了更喜人的结果。这些“人造血管”发育成了功能完善的人体血管，含有动脉和毛细血管。这一发现表明，科学家们不仅可以在培养皿中构建人类血管类器官，还可以在另一个物种中培养功能性人体血管系统！

　　“我们成功地通过干细胞制造了真正的人体血管，这让人非常兴奋。”研究第一作者，IMBA博士后研究员Reiner Wimmer表示，“我们的类器官与人类毛细血管的相似程度非常高，甚至达到了分子水平。有了这些血管，我们现在相当于可以直接在人体组织上研究血管疾病。”

　　培养出了这些完美的类器官，下一步就是探索糖尿病对血管的影响机制了。

　　糖尿病患者的血管通常会表现出基底膜的异常增厚。这会严重影响氧气和营养物质向细胞和组织的输送，进而导致很多健康问题，如肾衰竭、心肌梗死、中风、失明，以及最终可能导致截肢的外周动脉疾病。

　　当研究人员将血管类器官暴露在模仿糖尿病环境的培养皿中时，他们观察到了令人震撼的现象。血管类器官中的基底膜大量扩张，这种典型的基底膜增厚与糖尿病患者的血管损伤非常相似。

▲糖尿病患者和人体血管类器官的血管病变。对比健康人群（上-左图），糖尿病患者（上-右图）血管周围（红色）的基底膜（绿色）明显增大。对比健康组织（下-左图），在实验室中制造的糖尿病血管类器官也表现出了相似的情况，这一组织可以作为糖尿病模型来研究新的治疗方法。（图片来源：IMBA，引自UBC官网）

　　那么，有没有药物或其他候选化合物可以阻止血管壁增厚呢？研究人员发现，目前的糖尿病药物都没有对这种血管缺陷产生任何积极影响。不过，新的希望是，对体内一种名为“γ-分泌酶”的酶进行抑制后，可以阻止血管壁的增厚。这表明，至少在动物模型中，阻断γ-分泌酶可能有助于糖尿病治疗。

　　研究团队表示，这些发现有助于找到血管疾病的根本原因，并可能为糖尿病患者带来新的治疗方法。“通过干细胞中培养、构建人体血管的类器官，是一种变革。” 研究的资深作者，UBC生命科学研究所所长，IMBA创始主任Josef Penninger说，“血液循环系统连接了我们体内的每一个器官。这项技术有助于揭示各种血管疾病的病因和治疗方法，包括阿兹海默病、心血管疾病、伤口愈合问题、中风、癌症，当然，也包括糖尿病。”

　　参考资料

　　[1] Scientists grow perfect human blood vessels in a petri dish. Retrieved January 20, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-01/uobc-sg011519.php

　　[2] Reiner A. Wimmer, et al., (2019). Human blood vessel organoids as a model of diabetic vasculopathy. Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-018-0858-8