新型血管化尿道芯片模型：开启尿道疾病研究新征程

为解决尿道狭窄疾病（USD）研究模型缺乏问题，研究人员开发尿道芯片模型，可模拟尿道生理，助力疾病研究。

　　尿道，这个看似不起眼却至关重要的身体部件，在男性的泌尿系统和生殖系统中都扮演着关键角色。它不仅负责尿液的排出，还在射精过程中发挥着不可或缺的作用。然而，尿道狭窄疾病（Urethral Stricture Disease，USD）却如同一个隐藏在暗处的 “杀手”，悄然影响着约 0.1% 男性的生活质量。目前，针对尿道狭窄疾病的研究面临着诸多困境。现有的动物模型，由于其尿道解剖结构与人类存在显著差异，无法真实地模拟人类尿道的生理和病理状况。同时，动物实验还面临着伦理争议，这使得研究的推进愈发艰难。而现有的体外模型，也存在各种缺陷，比如缺乏海绵体（Corpus Spongiosum，CS）和尿液流动等关键因素，难以满足对尿道疾病深入研究的需求。

在这样的背景下，来自荷兰乌得勒支大学医学中心（University Medical Center Utrecht）的研究人员，肩负着攻克难题的使命，开展了一项旨在开发体外血管化尿道芯片模型的研究。他们期望通过这项研究，能够为尿道疾病的研究搭建一个全新的、更有效的平台。最终，研究人员成功构建出了一种新型的血管化尿道芯片模型，该模型在模拟天然尿道的上皮层和周围血管组织方面展现出了巨大的潜力，有望为尿道狭窄疾病的分子机制研究提供有力支持。这一重要研究成果发表在了《Scientific Reports》上。

研究人员在构建尿道芯片模型时，运用了多种关键技术方法。首先是微流控技术，通过使用 F300R 微流控装置，为细胞培养和流体模拟提供了精确的环境。其次，细胞共培养技术也至关重要，将人脐静脉内皮细胞（Human Umbilical Vein Endothelial Cells，HUVECs）、尿道上皮细胞和周细胞进行共培养，以模拟体内细胞间的相互作用。此外，鸡胚绒毛尿囊膜（Chick Chorioallantoic Membrane，CAM）试验被用于评估水凝胶的血管生成潜力。

在研究结果方面：

1. 细胞培养条件优化：研究人员测试了不同比例的内皮细胞生长培养基（Endothelial Cell Growth Medium，EGM - 2）与尿路上皮细胞培养基（Urothelial Cell Medium，UCM）对细胞的影响。结果发现，1:1 EGM - 2:UCM 的培养基比例最有利于 GFP 转导的 HUVECs、尿道上皮细胞和 dsRed 转导的周细胞的代谢和增殖。在这种培养基条件下，细胞的活性和增殖能力最强，为后续构建功能性模型奠定了基础。
2. 水凝胶的血管生成特性：通过将 HUVECs 与周细胞在 3.5% 明胶 - 微生物转谷氨酰胺酶（mTG）水凝胶中共培养，发现该水凝胶能够支持细胞形成类似微血管的结构。同时，鸡胚内皮细胞可以在这种水凝胶中穿透、存活和增殖，这表明水凝胶具有良好的血管生成潜力。
3. 动态条件下形成上皮细胞单层：研究人员在静态和动态条件下培养尿道上皮细胞。结果显示，在动态条件下，尿道上皮细胞能够形成连续的单层，而在静态条件下则无法形成。这表明动态条件更有利于模拟天然尿道上皮的形成，为研究尿道的生理功能提供了更接近真实情况的模型。

在研究结论和讨论部分，研究人员构建的尿道芯片模型具有重要意义。它首次将流动、上皮和血管床结合在一起，为研究尿道疾病提供了新的视角和平台。通过该模型，可以更深入地研究尿道狭窄疾病的发病机制，探索潜在的治疗靶点，为开发更有效的治疗方法奠定基础。然而，研究也存在一些局限性。例如，实验中使用了不同物种的细胞，这可能会影响研究结果的准确性；所产生的流体剪切应力（Fluid Shear Stress，FSS）较低，与体内实际情况存在差距；此外，血管的通畅性未进行测试，水凝胶的交联过程也难以控制。针对这些问题，研究人员建议在未来的研究中，使用人源细胞进行实验，并结合泵系统优化微流控装置，以产生更接近生理流动的 FSS。

总体而言，这项研究成果为尿道疾病的研究开辟了新的道路，尽管目前还存在一些不足，但随着技术的不断改进和研究的深入，相信这一模型将在尿道疾病的研究和治疗中发挥越来越重要的作用。