刘中民教授团队发现促进心肌微血管网络化的新方法，成果发表于《先进科学》

撰文│刘 洋 乐文俊

编辑│毕紫娟

审校│汤红明

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缺血性心肌病尤其是心肌梗死是严重威胁人类健康的疾病，移植功能细胞或心肌补片进行替代治疗是一种可行的细胞治疗方案，然而无论是心肌组织的体外构建培养还是心肌组织的体内移植，都面临缺乏能够提供营养和氧气的微血管系统问题，亟需探索心肌组织血管化特别是体外构建组织有序、微血管密度高的预血管化心肌组织的可行策略。

近日，同济大学附属东方医院刘中民教授和乐文俊副研究员团队在国际综合期刊《先进科学》（Advanced Science）上发表了题为“hESCs-Derived Early Vascular Cell Spheroids for Cardiac Tissue Vascular Engineering and Myocardial Infarction Treatment”的研究论文（），结合人多能干细胞来源早期血管细胞的三维分化和3D生物打印技术，报道了利用微血管细胞的三维分化和自组装功能构建具有微血管网结构的心肌组织，并证明早期血管细胞球相比其单细胞形式更适用于微血管化心肌组织的构建和心肌梗死的移植治疗。

在该研究中，作者首先由人胚胎干细胞（hESCs）三维分化获得了早期血管细胞（EVC），并证明了EVC在细胞外基质中的分化和自组装对三维血管网构建的重要性，含有CD34⁺细胞的EVC可有效分化为微血管内皮细胞和周细胞，并在细胞外基质水凝胶中自组装形成微血管网络。随后，作者利用EVC在水凝胶中的原位分化和自组装功能，将EVC和心肌细胞在水凝胶中进行三维共培养和3D生物打印，分别构建了具有良好微血管结构的血管化微小心肌组织/心脏类器官和大尺寸功能心肌组织。值得注意的是，在3D生物打印的心肌组织模型中，作者发现EVC细胞球的自组装和血管化明显优于EVC单细胞。最后作者将EVC细胞球移植到心肌梗死小鼠的缺血区域，研究和探讨了其治疗潜力，证明移植EVC细胞球可一定程度上改善小鼠心梗后心功能并减少心肌纤维化。

EVC细胞球促进3D打印的功能心肌组织的血管化

综上所述，在该研究中，研究人员提出了应用hESCs来源的EVC作为重建心肌组织微血管网络的移植“种子”。这项研究将有助于我们了解如何利用EVC重建心脏组织的微血管网络，该研究的发现表明，在复杂的血管组织工程中，利用EVC细胞球相比其单细胞更容易实现；同时人多能干细胞来源的EVC细胞球可作为一类种子细胞用于重建微血管网络，将为血管化心肌组织的构建提供新的方法和思路，从而有助于血管化心肌组织的开发并进一步提高应用细胞疗法治疗心肌梗死的效果；另外，微血管化的心肌组织将为体外条件下模拟心脏的病理生理提供更加可靠的结果，有望成为心血管疾病药物筛选的替代模型。

同济大学附属东方医院刘洋博士后、技术员张一帆和梅天笑为该论文的共同第一作者，刘中民教授和乐文俊副研究员为该论文的共同通讯作者。该研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市IV类高峰学科、上海张江国家自主创新示范区干细胞转化医学产业基地项目等支持。

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