KIT研究人员发现了控制新血管形成和生长的新型细胞类型

心血管疾病，包括中风和心肌梗塞，是世界上最主要的亡原因，每年导致超过 1800 万人亡。卡尔斯鲁厄理工学院的一组研究人员现已在血管中发现了一种负责血管生长的新细胞类型。这一发现可能为治疗缺血性心血管疾病(即由血流减少或缺乏引起的疾病)提供新的治疗策略。 自然通讯 (DOI：10.1038/s41467-024-47434-x)

在我们的身体中，庞大的血管网络将血液分布在我们的器官中，从而确保活跃的细胞获得足够的氧气和营养物质来发挥作用并维持心跳和大脑活动等。血管闭塞和氧气输送受损可能导致神经元或心肌细胞亡，最终导致中风或心脏病发作。血运重建，即恢复血管灌注、促进组织再生，需要有功能的血管，但如何有效地实现器官血运重建仍然是一个尚未解决的临床问题。

由于每个器官履行不同的生理功能，因此器官之间的血管分支模式有所不同。这种独特的、所谓的器官典型血管结构是如何发育的，长期以来一直是一个谜。

从治疗的角度来看，人们相信，了解血管生长和模式的器官特异性分子控制可以为开发个性化医疗策略以对抗心血管和神经退行性疾病和癌症打开大门。

先锋细胞在血管壁内移动

卡尔斯鲁厄理工学院细胞与发育生物学系主任兼动物学研究所所长 Ferdinand le Noble 教授领导的卡尔斯鲁厄理工学院科学家们现在发现，导致血管分支器官依赖性变异的一个关键因素涉及一种新型物质的激活。他们创造了血管细胞类型内皮L-尖端细胞或先锋细胞。先锋细胞位于血管系统的内层，即所谓的内皮细胞内。

利用高端成像技术，科学家们发现先锋细胞在血管壁内移动。一旦它们接触到周围器官细胞产生的特定信号，先锋细胞就开始制造新血管。为了阐明哪些细胞产生此类信号以及如何感知这些信号以促进先锋细胞分化，科学家们使用了最近开发的称为单细胞测序的技术。

分子鸡尾酒编码血管形成的时间和地点

该论文的第一作者 Laetitia Preau 博士解释说：“单细胞测序将单个细胞的详细 RNA 测序与生物信息学分析相结合，可以精确识别细胞亚型以及这些细胞产生的用于细胞间通讯的分子。使用这项技术，我们发现血管图案是由一组独特的分子编码的，这些分子只能被一部分内皮细胞感知，以促进血管生长。”

组织中的细胞产生一组器官特异性分子，这些分子编码如何在特定地点和时间制造新血管的指令。一旦未来的先驱细胞感知并解开这种特定的组织衍生分子密码，它将启动血管生长过程。

新治疗方法的基础

事实证明，几种器官特异性血管生长密码分子是药物靶向的，即对外部添加的化学物质发生反应。 Ferdinand le Noble 教授表示：“为了探索治疗途径，我们正在卡尔斯鲁厄理工学院 (KITHealthTech) 最近建立的健康技术中心的 3ROCKIT 平台上与化学家、组织工程师和人工智能 (AI) 专家合作。我们希望找到针对血管生长过程的新型智能分子，这可能会使患有缺血性心血管疾病(例如心肌梗塞和中风)以及某些癌症的患者受益。”

该研究由德国研究基金会 (DFG) 资助，由卡尔斯鲁厄理工学院与位于海德堡和慕尼黑的德国心血管研究中心 (DZHK) 以及位于明斯特的马克斯·普朗克分子生物医学研究所合作开展。

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