小鼠胚胎干细胞源血管类器官助力血管重塑研究：新模型带来新突破

为探究血管重塑机制，研究人员构建血管类器官 - 鸡胚绒毛尿囊膜（CAM）模型，揭示血管网络形成过程，意义重大。

　　血管，作为人体的 “生命之河”，承担着运输氧气、营养物质以及代谢废物的重任。在胚胎发育过程中，新生血管网络如何逐步构建并成熟，一直是发育生物学领域的重要谜题。而且，血管发育异常与众多疾病，如先天性心血管疾病、肿瘤血管生成等密切相关。目前，研究血管重塑机制的方法存在诸多局限。动物模型虽能模拟体内环境，但进行活体成像观察血管重塑困难重重，因其过程漫长且操作复杂；体外灌注 3D 微通道模型虽便于研究微血管重塑，但难以形成大口径血管以及招募血管平滑肌细胞（vSMCs） 。因此，探寻新的研究方法迫在眉睫。

美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）的研究人员另辟蹊径，开展了一项别具一格的研究。他们构建了一种结合体外培养血管类器官与体内移植的模型，即将小鼠胚胎干细胞（mESCs）来源的血管类器官移植到鸡胚绒毛尿囊膜（CAM）上，观察血管网络的形成与重塑过程。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为血管重塑研究带来了新的曙光。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是类器官培养技术，通过特定的培养条件和诱导分化步骤，将 mESCs 成功诱导形成血管类器官；其次是免疫组化技术，利用该技术对类器官中的细胞类型进行鉴定和分析；最后是实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）技术，用于检测基因表达水平的变化。

研究结果主要体现在以下几个方面：

1. 血管类器官的体外生成：mESCs 经过聚集、中胚层诱导、血管谱系诱导等一系列步骤，最终形成直径约 1mm 的球形血管类器官。这些类器官由表达血小板内皮细胞黏附分子 - 1（PECAM-1）的内皮细胞和表达神经胶质抗原 2（NG2）的壁细胞前体组成，形成了类似 E13.5 小鼠肢体皮肤新生血管的毛细血管丛，但未观察到 α 平滑肌肌动蛋白（αSMA）阳性细胞12。
2. 体外类器官形成血管丛：对血管类器官进行染色分析发现，其内部形成了密集的 3D 内皮血管网络，并表达 PECAM-1。随着培养时间的延长，血管面积、网络连接点数量和血管直径增加，但未形成分支层次结构，且未发现 αSMA 阳性细胞，这表明体外类器官的血管组织模式与胚胎血管发育相似23。
3. 类器官 - CAM 模型：血管类器官移植并连接到鸡胚绒毛尿囊膜：将 mESC 来源的血管类器官移植到鸡胚 CAM 上后，血管类器官发生了显著的重塑。原本的毛细血管丛发展为具有分支层次结构的血管网络，出现了大口径血管，且 αSMA 阳性细胞覆盖在这些血管上。通过注射右旋糖酐证实了宿主与类器官之间存在血流连接，且移植后的类器官血管拓扑结构类似于 E15.5 小鼠肢体皮肤的血管45。

研究结论与讨论部分指出，该研究成功构建的血管类器官 - CAM 模型，有效模拟了胚胎血管发育过程中的血管生成和血管重塑事件。血管类器官在体外培养时形成毛细血管丛，移植到鸡胚 CAM 后，在血流的作用下重塑为分支血管层次结构，这充分表明血流是调节分层血管网络形成的主要因素。

此外，该模型还具有诸多优势。与其他研究模型相比，鸡胚 CAM 具有操作简便、可及性强、免疫原性低等优点，为研究血管重塑提供了良好的平台。同时，该模型可用于研究基因编辑的 mESCs 来源的血管类器官，有助于深入探究血管重塑相关基因的功能。

不过，该研究也存在一些有待完善之处。例如，目前难以通过免疫染色和形态学准确区分类器官中的周细胞和 vSMCs；αSMA 抗体无法区分细胞来源，难以确定覆盖在大口径血管上的 αSMA 阳性细胞是来自类器官还是鸡胚；研究在常氧条件下进行，与哺乳动物胚胎发育的低氧环境存在差异等。

尽管如此，这项研究依然意义非凡。它为血管重塑机制的研究提供了新的视角和模型，有助于深入理解胚胎血管发育的奥秘，为相关疾病的治疗和药物研发提供理论基础。未来，随着技术的不断改进和研究的深入，该模型有望在血管生物学领域发挥更大的作用。