类型b：
作者及机构
本文由Polash Kumar Biswas（韩国翰林大学医学院生理学系）和Jinkyu Park（韩国翰林大学医学院生理学系；美国耶鲁大学医学院心血管研究中心）共同撰写，发表于《Molecules and Cells》期刊2024年第47卷第7期，文章标题为《Applications, Challenges, and Prospects of Induced Pluripotent Stem Cells for Vascular Disease》。
主题概述
该综述聚焦诱导多能干细胞（iPSCs）在血管疾病研究中的应用、挑战及未来前景，系统梳理了iPSCs在血管生理学建模、疾病机制解析、药物筛选及组织工程中的潜力，并探讨了当前技术瓶颈与发展方向。
1. iPSCs为血管疾病研究提供革命性工具
- 背景：血管疾病（如动脉粥样硬化、高血压）是全球死亡主因，但传统模型难以模拟人类病理机制。2007年人类iPSCs的诞生为疾病建模和再生医学开辟了新途径。
- 证据：
- iPSCs可分化为内皮细胞（ECs）、平滑肌细胞（SMCs）和周细胞（pericytes），重现患者特异性病理特征（如Taura等2009年首次从iPSCs分化ECs）。
- 遗传性血管疾病（如CADASIL、Fabry病）的基因突变可通过iPSCs模型精准复现（如NOTCH3突变导致脑血管病变）。
2. iPSCs分化为血管细胞的技术进展
- 方法学突破：
- ECs分化：通过VEGF（血管内皮生长因子）、bFGF（碱性成纤维细胞生长因子）等因子分阶段诱导，效率从早期不足10%提升至优化后的高纯度（Patsch等2015年方案）。
- SMCs分化：依据胚胎起源（神经外胚层、轴旁中胚层等）选择特定生长因子（如PDGF-BB、TGF-β）以模拟不同血管区段功能（Cheung等2014年研究）。
- 周细胞分化：通过BMP4（骨形态发生蛋白4）与Wnt通路激活获得高纯度细胞（Faal等2019年协议）。
- 挑战：分化细胞常表现幼稚表型，功能不及成熟细胞，需进一步优化培养条件。
3. 3D血管模型推动疾病研究与治疗
- 技术应用：
- 血管类器官（organoids）：自组装3D结构包含ECs与SMCs，可模拟病理微环境（Wimmer等2019年构建微血管类器官）。
- 组织工程血管（TEBVs）：iPSCs来源细胞结合可降解支架，植入动物模型后保持通畅性（Luo等2020年大鼠实验）。
- 芯片血管（vessel-on-a-chip）：微流体技术整合剪切力与循环拉伸，增强病理相关性（如Ribas等2017年模拟早衰症血管病变）。
- 优势：3D模型比传统2D培养更能模拟体内力学刺激（如剪切力、基质刚度），但标准化与成熟度仍是瓶颈。
4. iPSCs在药物开发与个性化医疗中的潜力
- 案例：
- 患者特异性iPSCs用于筛选肺动脉高压药物（Gu等2017年发现BMPR2突变保护机制）。
- CRISPR-Cas9编辑iPSCs构建遗传匹配对照组，揭示疾病机制（如Granata等2017年研究马凡综合征）。
- 局限：细胞异质性可能干扰结果解读，需开发均质化分化协议。
5. 未来方向：血管化组织的力学模拟
- 关键需求：开发同时承受剪切力与循环拉伸的血管化组织，以提升模型成熟度（如Zhang等2021年提出生物反应器系统）。
- 应用前景：此类模型将加速药物毒性测试与个性化疗法开发，减少动物实验依赖。
论文价值与意义
本文系统整合了iPSCs在血管研究中的多领域应用，强调其从基础科研到临床转化的桥梁作用。通过剖析技术瓶颈（如细胞成熟度、标准化），为未来研究指明方向，尤其推动了个性化医疗与器官芯片技术的发展。
亮点
- 全面综述iPSCs分化血管细胞的最新方案及优化策略。
- 提出“力学微环境模拟”作为下一代血管模型的核心挑战。
- 强调患者特异性iPSCs在罕见血管疾病机制解析中的不可替代性。