开发和验证一个依赖流量的内皮细胞化3D模型的内动脉样硬化疾病的发展和验证

科学领域:

• 神经科学是一个神经科学.
• 血管生物学 血管生物学
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 内动脉样硬化疾病 (ICAD) 是全球中风的重要原因之一.
• 动物模型的有限可用性阻碍了ICAD特定机制的研究.
• 现有的研究往往假定其他血管区域与动脉样硬化有共同的机制.

研究的目的:

• 为了研究ICAD,开发一种针对患者的中脑动脉 (MCA) 试管模型.
• 在ICAD中使用患者衍生模型调查流动力学和内皮细胞反应.
• 确定ICAD相关中风的新型分子途径和治疗点.

主要方法:

• 开发了一种工作流程,从神经成像 (例如,CT血管造影) 创建患者特定的MCA模型.
• 用人类内皮细胞进行内皮化模型,并将其置于受控的流力下.
• 使用SAMMPRIS临床试验中的成像数据验证了模型.
• 运用计算流体动力学 (CFD) 进行流速分析.
• 利用单细胞RNA测序 (scRNA-seq) 来分析内皮细胞的基因表达.
• 应用共聚焦显微镜来评估内皮细胞形态和增殖.

主要成果:

• 在CFD流速和粒子衍生流量之间,无论狭窄程度如何,都显示出强烈的相关性.
• 观察到不同程度的狭窄后流动干扰与狭窄的严重程度相关.
• 通过scRNA-seq.识别了依赖流量的内皮细胞基因表达和在患病的MCA细分体中的独特的内皮细胞子集群.
• 在患病的MCA段中发现了与动脉样硬化相关的高调基因.
• 使用共聚焦显微镜揭示了内皮细胞增殖和形态的流量依赖性变化.

结论:

• 开发的患者特异性MCA模型为研究ICAD提供了一个可重复的平台.
• 这种模型可以对ICAD病变和潜在的分子通路进行详细的研究.
• 这些发现凸显了流动动力学在ICAD病原发生中的关键作用.
• 该平台对于开发针对ICAD相关中风的向疗法至关重要,解决了重大未满足的临床需求.