前沿突破:浙大团队构建血管化内膜类器官
浙江大学医学院附属邵逸夫医院张松英、戴永东教授携手浙江大学冯晔团队,在生殖医学领域取得了重大突破。他们创新性地将上皮、间质和内皮三种关键细胞在微流控环境中进行共培养,成功构建了高度模拟真实子宫的复杂结构——血管化内膜类器官。这一成果不仅为子宫内膜损伤的修复提供了全新思路,更为无数因子宫内膜问题而不孕的女性带来了生育的希望。

该研究首次清晰地揭示了内皮细胞如何通过分泌特定信号分子与上皮细胞进行“对话”,进而促进其增殖与功能恢复。这一发现不仅深化了我们对子宫内膜再生机制的理解,更为开发基于类器官的再生疗法奠定了坚实的理论基础。
研究背景与意义
子宫内膜损伤是导致女性不孕的主要原因之一,其修复与再生一直是生殖医学领域的重大挑战。传统的子宫内膜类器官模型虽然能够部分模拟内膜功能,但普遍缺乏在体组织的复杂性,尤其是功能性血管网络,这极大地限制了其再生潜力与生理相关性。
血管在组织再生中扮演着至关重要的角色,它们不仅为组织提供必要的养分和氧气,还介导着关键细胞间的通讯。然而,在子宫内膜修复中,血管的具体作用机制尚不完全明确。因此,构建一个包含上皮、间质和内皮细胞的三维血管化子宫内膜复合体,并在动态微流控环境中进行培养,以探究其细胞间相互作用及在修复受损子宫内膜中的效能与机制,显得尤为重要。
研究思路与方法
本研究通过构建微流控芯片支持的三细胞(上皮、基质、内皮)血管化子宫内膜复合体,深入揭示了内皮细胞如何通过分泌BMP6和Galectin-9等信号分子,增强上皮细胞的线粒体功能与增殖能力。同时,上皮与基质细胞则通过WNT信号途径促进血管生成,形成了双向旁分泌互作的良性循环,这是提升组织修复与生育功能的关键机制。
在实验方法上,研究团队通过优化水凝胶成分,发现50%纤维蛋白与基质胶复合时,既能有效支持人脐静脉内皮细胞(HUVEC)形成血管网络,又能避免子宫内膜上皮类器官(EEO)过度粘附,为其生长和血管生成提供了最佳条件。此外,研究还构建了动态3D培养系统,将三种细胞嵌入微流控芯片,通过正弦波灌注进行培养,进一步模拟了体内环境。
主要研究结果
子宫内膜芯片的构建与优化
通过优化水凝胶成分和比例,研究团队确定了5 mg/mL纤维蛋白与基质胶1:1混合为最佳培养条件。这一条件不仅支持了HUVEC形成血管网络,还避免了EEO的过度粘附,为类器官的生长和血管生成提供了理想的物理环境。动态培养条件下,三种细胞复合体成功自组装形成包含类器官的互联网络,活细胞成像显示第2天即出现微血管自组织,第6天类器官显著生长。
内皮细胞来源的比较研究
研究比较了人脐静脉内皮细胞与子宫内膜源内皮细胞在构建血管化复合体中的应用。虽然两种细胞在血管网络形成、细胞增殖、凋亡及线粒体膜电位等关键指标上无显著差异,但考虑到子宫内膜源内皮细胞在传代过程中CD31阳性率显著下降,以及可及性和扩增能力,后续实验选择了HUVEC作为内皮细胞来源。

动态培养条件对上皮细胞增殖的影响
与静态培养相比,动态培养条件显著增强了HEO复合体中子宫内膜上皮细胞的生长活性。类器官直径增长更快、Ki67阳性细胞比例更高、EdU阳性细胞比例显著增加,同时凋亡细胞比例降低。然而,线粒体活性未见显著提升,这提示我们动态培养可能通过其他机制促进上皮细胞的增殖与功能恢复。
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