上交大附屬兒童醫學中心心臟中心在組織工程氣道構建所需軟骨研究領域獲得突破性進展

氣管是由外層透明軟骨組織、中層富含血供的結締組織以及內層上皮組織等構成的扁圓形開放管腔,其中,外層軟骨組織主要起支撐作用,以防止因呼吸運動使氣管內外壓強改變而引起氣管塌陷或閉塞。由於氣管結構的複雜性,其對外科手術治療提出了巨大的挑戰。

近日,國際權威雜誌《Advanced Science》線上發表國家兒童醫學中心(上海)、上海交通大學醫學院附屬上海兒童醫學中心心臟中心李奮和張浩團隊最新研究成果“An avascular niche created by axitinib-loaded PCL/collagen nanofibrous membrane stabilized subcutaneous chondrogenesis of mesenchymal stromal cells(載Axitinib的PCL/膠原納米纖維膜通過創造一個無血管化的微環境維持間充質幹細胞誘導來源的軟骨組織在皮下環境中的穩定性)”。

先天性氣管狹窄是一種罕見的氣道阻塞性疾病,在先天性心臟病(先心病)患兒中並不少見,約占先心病患兒的1.5%左右。這些患兒早期出現反復呼吸道感染、呼吸窘迫、嚴重低氧血症等,嚴重威脅患兒生命。氣管是由外層透明軟骨組織、中層富含血供的結締組織以及內層上皮組織等構成的扁圓形開放管腔,其中,外層軟骨組織主要起支撐作用,以防止因呼吸運動使氣管內外壓強改變而引起氣管塌陷或閉塞。由於氣管結構的複雜性,其對外科手術治療提出了巨大的挑戰。若能在體外構建出與正常氣管軟骨具有相似結構和功能的軟骨組織,再通過手術移植替代狹窄段氣管,則有可能為長段氣管狹窄的治療提供新的解決方案。

然而,氣管軟骨是一種皮下環境中的軟骨組織,與關節軟骨缺損的修復不同,皮下環境中軟骨缺損的修復一直是國際性難題,其主要困境在於:將具有臨床應用前景的幹細胞(如骨髓間充質幹細胞)構建的軟骨組織植入關節微環境時,很容易形成穩定的軟骨組織,但是植入皮下微環境時,卻很容易骨化或纖維化從而喪失軟骨的錶型和功能。其主要原因是皮下環境血管豐富,分化而來的軟骨組織難以抵抗血管的入侵進而發生骨化,但是現時尚無很好的解決辦法。

為此,附屬兒童醫學中心心臟中心李奮和張浩團隊通過靜電紡絲科技設計了一種載Axitinib的膠原/PCL納米纖維膜,該膜能够在體內局部緩慢而持續地釋放一種抗血管化藥物-Axitinib,從而為幹細胞誘導分化而來的軟骨組織在植入皮下時創造一個類似於關節腔一樣的無血管化微環境,維持其軟骨組織錶型的穩定。研究人員首次通過材料學的方法,對細胞生活的微環境進行改造,通過靜電紡絲科技設計製備了一種新型抗血管化納米纖維膜,該膜能够在體內局部緩慢而持續地釋放一種抗血管化藥物-Axitinib,將骨髓間充質幹細胞誘導而來的軟骨組織用該膜包裹後,能够在軟骨組織周圍形成一個抑制血管化的微環境,保護幹細胞誘導分化而來的軟骨細胞在未成熟階段免遭血管的侵蝕;並且隨著外源性抗血管化物質Axitinib的完全釋放,新生的軟骨組織能够在皮下環境中逐漸成熟並自身分泌足够的抗血管化物質,從而維持其長期的穩定。最後,研究人員對納米纖維膜包裹的軟骨組織進行轉錄組學測序,結果表明:持續釋放Axitinib的納米纖維膜在皮下環境中能够創造一個無血管、低氧、低免疫反應的微環境,在這個微環境中Timp 1的表達明顯升高,而基質金屬酶的活性則顯著受到抑制,提示TIMP1在此過程中扮演了一個關鍵角色並有可能成為一個新的治療靶點。

阿西替尼(Axitinib)是由國際著名藥企上市的新一代抗腫瘤藥物,可選擇性地抑制血管內皮生長因數受體的活性,從而减少血管的生成。靜電紡絲科技所製備的納米纖維膜不僅具有類似於天然細胞外基質的仿生結構,而且還具有高的比表面積和孔隙率,能够將Axitinib均勻地裝載到支架資料上,並在局部環境中持續緩慢地釋放,避免全身給藥或者多次給藥對機體產生副作用及不良反應。

該研究為先心病合併先天性長段氣管狹窄患兒的手術治療提供了新的思路,同時為其它無血管組織如角膜,肌腱的再生提供了線索,也為關節炎的治療以及腫瘤切除後的局部治療提供了研究思路。

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資料標籤: 氣管 幹細胞 血管
本文標題: 上交大附屬兒童醫學中心心臟中心在組織工程氣道構建所需軟骨研究領域獲得突破性進展
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656046376728033
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