将基因组和组织工程结合起来,为下一代人类仿生生物制造技术提供帮助

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 干细胞生物学 干细胞生物学
• 再生医学是一种再生医学.

背景情况:

• 心血管植入物组织工程传统上使用初级人体细胞,面临诸如捐赠者的变异性和有限的细胞寿命等挑战.
• 需要一个强大的替代细胞源来克服产生人类组织工程矩阵 (hTEM) 的局限性.

研究的目的:

• 为人类诱导的多能干细胞 (hiPSCs) 建立一种新的分化协议,将其转化为同质性心脏纤维细胞样细胞 (iCFs).
• 设计iCFs来调节hTEM中的细胞外矩阵 (ECM) 组成和机械特性.
• 在心血管植入物中为下一代组织工程应用奠定基础.

主要方法:

• 开发了无动物血清的,化学定义的分化协议,用于hiPSCs到iCFs.
• 利用基因编辑来过度表达iCF中的特定ECM和ECM相关蛋白质.
• 通过形态学,ECM沉积,转录组学,蛋白质组学和双轴机械测试分析了iCF和iCF衍生的hTEM特征.

主要成果:

• 由hiPSC衍生的iCFs在形态学,ECM沉积和全球转录组学方面与人类初级心脏纤维细胞表现出相似之处.
• 基因编辑iCFs允许ECM组成的调制,在衍生hTEM中观察到原蛋白和弹性纤维组装蛋白的增加.
• 来自iCF的hTEM表现出增强的机械功能,包括由于改进的交叉连接和成熟而增加的原功能.

结论:

• 从hiPSCs成功生成了一种新的,强大的细胞源 (基因编辑iCFs) 用于心血管组织工程.
• 通过使用基因编辑的ICF,证明了设计具有定制组成和改进机械性能的HTEM的能力.
• 为开发下一代具有增强功能的组织工程心血管植入物奠定了基础.