[发明专利]用于使多能干细胞分化为血管床细胞的方法

说明书

本申请涉及用于使多能干细胞(PSC)分化为血管床细胞(vascular bed cell，即内皮细胞(EC))和/或血管平滑肌细胞(VSMG)的方法，此外，本申请涉及用于使人胚胎干细胞(ESC)和诱导型多能干细胞(iPSC)分化为血管床细胞的方法，其基于化学成分确知培养基诱导的连接步骤。

人体的几乎所有组织都依赖于血液供应。内皮细胞形成血管的衬里(lining)，并提供血液和组织之间的选择性通透屏障。此外，血管平滑肌细胞见于血管壁内，在控制血管的血管收缩中发挥重要作用。内皮细胞损伤、活化或功能障碍是许多疾病的病理生理学的主要特征。

因此，理解血管生物学的基本原理对发现用于治疗许多患者的新方法具有极其重要的意义。例如，患有2型糖尿病的患者具有更高的冠脉疾病(CAD)和外周血管并发症(如肾病和视网膜病)的发病率。因此，血管并发症是此患者群中显著提高的死亡率和发病率的主要原因。肾中内皮细胞的功能障碍导致血管平滑肌细胞和系膜细胞增强的生长和血管收缩，引起弥漫性肾小球硬化症，继而引起严重肾衰竭。在糖尿病性视网膜病中，高血糖症诱导血管平滑肌细胞死亡，导致视网膜毛细管内皮细胞的损伤和增加的生长，引起视网膜的病理生理性增生，其继而引起视力受损或甚至完全丧失。因此，存在对患者特异性体外血管床细胞模型的需要，以在2型糖尿病患者中研究血管并发症，并鉴定治疗血管并发症的适当的新靶标和策略。

内皮细胞在例如响应病理性病症(如慢性缺氧或组织缺血)的血管发生和血管生成(vasculogenesis)中至关重要。诸如血管内皮生长因子(VEGF)的生长因子可以激活导致细胞增殖和新管形成的内皮信号级联放大。内皮祖细胞(EPC)目前作为血管再生医学中潜在的治疗性处理受关注：已在许多临床前研究中，以及治疗慢性和急性冠脉疾病中的缺血性心血管疾病的临床试验中针对下肢、心肌和脑缺血评估了由EPC移植诱导的有效的新血管形成(Yamahara K，Itoh H.，Ther Adv Cardiovasc Dis.2009年2月；3(1)：17-27；Kawamoto A，Asahara T.，Catheter Cardiovasc Interv.2007年10月1日；70(4)：477-84；Marsboom G，Janssens S.，Expert Rev Cardiovasc Ther.2008年6月；6(5)：687-701.)。自体EC/EPC在基于细胞的疗法中的潜在应用的主要缺点之一是它们受限的繁殖能力和可用性。

药物诱发的毒性常引起主要器官(如肝和肺)的损伤。毒性药物或其代谢产物直接影响靶细胞的生物学或在器官内引起免疫反应。在药物诱发的毒性影响肝窦内皮细胞和肺内皮细胞时，出现严重的组织水肿，其可以引起肝衰竭或呼吸困难。患者特异性体外内皮细胞模型的发展将允许评估体外药物毒性和便于开发具有降低的引起组织水肿的风险的药物。

胚胎干(ES)细胞和患者特异性诱导型多能干细胞(iPSC)是为再生血管医学大规模产生内皮细胞和内皮祖细胞的潜在来源。使用诱导型多能干细胞(iPSC)技术(Takahashi，K.& Yamanaka，S.，“Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors”，Cell 126，663-676(2006))，可以通过转导四种确定的因子(Sox2、Oct4、Klf4、c-Myc)来将体细胞重新编程为iPSC。iPSC技术使得能够产生患者特异性iPSC，其可以分化为患者特异性内皮细胞。这些患者特异性内皮细胞用于例如体外模拟与2型糖尿病相关的血管并发症的病理生理学，或用于评估药物毒性。