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自1998年詹姆斯·汤姆森分离出第一个人类胚胎干细胞以来，威斯康星国家灵长类动物研究中心（WNPRC）和威斯康星大学麦迪逊分校莫格里奇研究所的科学家们一直处于干细胞研究和再生生物学的前沿。
自1998年James Thomson分离出首个人类胚胎干细胞以来，威斯康星国家灵长类动物研究中心（Wisconsin National Primate Research Center, WNPRC）和威斯康星大学麦迪逊分校的莫格里奇研究所（Morgridge Institute for Research）一直在干细胞研究和再生生物学领域处于前沿。
Thomson实验室继续开创新技术以推动该领域的发展，包括从人类多能干细胞中生成功能性动脉细胞的方法——为对抗心血管疾病的生物工程解决方案打开了大门。
在一项发表于《Cell Reports Medicine》的新研究中，他们在此基础上利用干细胞衍生的动脉内皮细胞（AECs）开发了一种通用的小直径血管移植物，有望推动血管旁路手术领域的发展。
“尽管合成血管移植物已在临床中成功用于大血管修复，但用于冠状动脉旁路手术的小直径血管来源仍然有限。”该研究的资深共同作者、威斯康星大学病理学和实验室医学教授Igor Slukvin表示，“这项工作是推动干细胞技术用于心脏血管修复的生物工程血管移植物及其临床转化的重要一步。”
目前，小直径血管旁路移植物的唯一临床批准选择是从患者身体的另一部分取血管。然而，这种方法具有侵入性，并且受限于可用的血管。如果患者有合并症，移植物的质量也可能较差。来自其他供体的血管是一种替代方案，但受限于可能导致移植物排斥的免疫反应。
“个性化细胞疗法可能成本高昂且耗时。我们希望开发一种可在临床环境中直接使用的‘现成’小直径动脉移植物。”该研究的资深共同作者、曾在Thomson实验室工作的John Maufort表示。
在这项研究中，科学家们使用了一种由ePTFE（与特氟龙相同的多孔材料）制成的小移植物。在生成高质量的干细胞衍生AECs后，他们建立了将这些细胞附着到ePTFE移植物上的方法。
“使用多能干细胞的优势在于其自我更新能力，提供无限的细胞来源，并且能够分化为任何人类细胞类型。”Maufort说。
然而，研究人员面临一个挑战——ePTFE是疏水的，会排斥水，因此他们需要找到一种方法来修饰移植物的表面以便细胞能够附着。
“我们受到贻贝黏附蛋白的启发，特别是这些蛋白中的化学成分多巴胺。”该研究的第一作者、Thomson实验室的前助理科学家Jue Zhang说。他们使用多巴胺和另一种细胞黏附蛋白——vitronectin的双层涂层，将AECs附着到ePTFE移植物的内表面。他们通过泵产生的生理流动测试这些移植物，证明生物工程细胞保持均匀且稳定。
接下来，他们将移植物植入恒河猴的股动脉中。恒河猴是一种常用于生物医学研究的非人灵长类动物模型，因其与人类生物学的相似性而被选用。任何移植的成功都取决于细胞表达的主要组织相容性复合体（MHC，包括MHC I类和II类）——一组涉及免疫反应以排斥外来物体的蛋白质。
利用这一模型，作者测试了不同移植物组合——裸ePTFE移植物、表达MHC的AECs衬里的移植物（野生型）以及缺乏MHC的AECs衬里的移植物（双敲除）——以评估免疫排斥反应。
通过超声成像每两周监测一次移植物，寻找失败迹象，特别是狭窄、细胞壁增厚或移植物内的血栓形成。令研究人员惊讶的是，50%的MHC双敲除移植物失败。
“由于MHC I类和II类的敲除减轻了T细胞反应，我们推测自然杀伤细胞可能在介导这些移植物的免疫排斥中发挥作用。”Zhang说。
相比之下，MHC野生型移植物在6个月内保持正常功能，比其他移植物更成功。作者还观察到移植物内皮被宿主细胞重新填充，有助于长期成功。他们的发现表明，这些生物工程移植物有望推动血管旁路手术领域的发展，并为人类临床试验开辟可能性。
“这是一个令人兴奋的协作项目，有可能实现真正的从实验室到临床的转化。”威斯康星大学整形外科主任、该研究的共同作者Samuel Poore说。
他补充道：“基于干细胞的‘现成’血管移植物有可能扩大手术适应症，减少手术的发病率，并为目前不存在的手术提供选择，这将影响整形和重建外科、血管和心脏外科等亚专科。”
**点评：**
这项研究通过利用干细胞技术开发出一种通用的小直径血管移植物，为心血管疾病的治疗提供了新的可能性。研究团队成功解决了传统移植物来源有限和免疫排斥的问题，通过生物工程手段实现了移植物的稳定性和功能性。这一成果不仅展示了干细胞在再生医学中的巨大潜力，还为未来的临床应用奠定了基础。如果这种移植物能够在人类临床试验中取得成功，将为心血管疾病患者带来福音，特别是在冠状动脉旁路手术中。
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