应用人工血管预测器官移植排斥反应

器官移植是将捐献者的器官移植来治疗疾病或损伤,但与器官移植的需求相比,可供捐赠的器官是短缺的。考虑到其克服这些挑战的潜力,涉及动物器官移植(异种移植)的研究正在进行中。特别是猪的心脏瓣膜和角膜,正被用于异种移植治疗,因为结核病和艾滋病可能出现在黑猩猩或猴子的器官移植中;养猪还有一个优点,因为大批量生产成本低。
然而,异种移植后,人体内可能会发生破坏移植组织的免疫排斥反应。目前正在努力克服这一问题,通过对引起免疫排斥的各种因素进行遗传操作,专门为异种移植目的开发猪。然而,由于用于验证所开发的猪器官是否适合于猪的方法的限制,这种开发被推迟了人体.
韩国科学技术研究院(KIST)表示,生物材料研究中心郑永美(音)研究组与首尔大学器官移植中心杨宰锡(音)教授组共同开发出了“生物人工血管”。这种血管模仿了人体的功能和特性血管为了验证异种移植的成功,伴随着一个循环血管平台,再现了人体血液循环系统。

通常,在人工器官或医疗设备移植后发生的免疫排斥反应包括血凝块当器官和受体的血管连接时,由于血液凝固而引起血管阻塞。这是决定移植成功的关键。目前,在将器官移植给人类或动物接受者时,没有办法事先知道移植是否会成功。特别是,除了在与血液实际流经的血管类似的环境中,没有其他方法可以检查血液的凝固情况。
为了在移植前检查血液凝固的情况,Jung博士将液体水凝胶倒入由血管的主要成分胶原蛋白和纤维蛋白制成的管状模具中,然后在37摄氏度的温度下凝固,然后进行压缩,通过简单的过程开发出了人工血管。这使血液循环,如在实际的血液流量和血压条件下。现有的人工血管结构需要血管内皮细胞培养7 ~ 21天,而这种新型人工血管由于血管内皮细胞的稳定附着,在不到3天的时间内就能生成血管。该方法作为一种分析工具,大大缩短了实验时间。
Jung研究小组开发的人造血管平台已经通过动物模型进行了体外和体内实验。研究小组在血管平台的内皮上培养基因工程猪血管内皮细胞,开发出人工猪血管,随后进行了人体血液通过血管循环的体外试验。还进行了使用移植猪血管的小鼠模型的体内实验,以模拟人类的免疫反应。通过对体内和体外实验中观察到的免疫排斥反应进行评估,研究小组使用特异性工程基因开发的样本血管有效地抑制了急性免疫排斥反应。这证明了本研究中开发的转基因猪作为低水平免疫排斥的供体动物的潜力。
根据荣格的说法,“人造血液船平台不仅在结构上与真实血管相似,而且还模拟了血管的物理和生物特性血血管,创造了类似于人体循环系统的微环境,”并且可能“被用作公司和医院筛选新药和免疫疗法的临床前工具,展示了商业用途的潜力。”
更多信息:金泰熙等,组织工程血管微生理平台研究异种移植排斥反应,科学的进步(2021)。DOI: 10.1126 / sciadv.abg2237