潘興納，蒲磊，李亞雄，侯宗柳，蔣立虹

(1.昆明醫(yī)科大學(xué)附屬延安醫(yī)院心臟大血管外科，云南 昆明 650051；2.昆明醫(yī)科大學(xué)附屬延安醫(yī)院科研部，云南 昆明 650051；3.云南省第一人民醫(yī)院，云南 昆明 650032)

構(gòu)建組織工程血管的支架材料和種子細(xì)胞研究進(jìn)展

潘興納1，蒲磊1，李亞雄1，侯宗柳2，蔣立虹3

(1.昆明醫(yī)科大學(xué)附屬延安醫(yī)院心臟大血管外科，云南 昆明 650051；2.昆明醫(yī)科大學(xué)附屬延安醫(yī)院科研部，云南 昆明 650051；3.云南省第一人民醫(yī)院，云南 昆明 650032)

國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)用于構(gòu)建組織工程血管的支架材料和種子細(xì)胞進(jìn)行了較多的研究，以期研制出能代替自體血管用于臨床的血管移植物，它應(yīng)具備良好的生物相容性、適應(yīng)性重塑和生長(zhǎng)的潛能。雖然組織工程研究已開(kāi)展30多年并取得一定成果，但是仍有許多問(wèn)題亟待解決。如何研制出理想的支架材料和選擇合適的種子細(xì)胞有待進(jìn)一步研究。綜述近年用于構(gòu)建組織工程血管的支架材料和種子細(xì)胞的研究進(jìn)展。

組織工程；血管；支架；種子細(xì)胞；間充質(zhì)干細(xì)胞

動(dòng)脈粥樣硬化嚴(yán)重影響人類(lèi)健康和生活質(zhì)量，居全球死亡原因的首位。目前，該病的治療包括：球囊血管成形、支架植入、血管旁路移植和藥物治療。先天性心臟病嚴(yán)重影響患者的健康，藥物治療僅能緩解部分臨床癥狀，部分復(fù)雜先天性心臟病的治療尤為棘手。隨著基礎(chǔ)研究和外科治療技術(shù)的快速發(fā)展，戊二醛固定的異種血管和應(yīng)用高分子聚合物(滌綸、聚四氟乙烯乙烯)人工構(gòu)建的心外管道用于重建血液循環(huán)已成為復(fù)雜先天性心臟病的有效治療方法，如：改良Fonton術(shù)、Rastelli術(shù)，然而，血管直徑不匹配、內(nèi)膜增生、血栓形成、鈣鹽沉積、順應(yīng)性差、缺乏生長(zhǎng)和重塑潛能等多種因素限制他們的臨床應(yīng)用[1-3]，且多需要再次手術(shù)干預(yù)[4]。自體動(dòng)脈或靜脈是小直徑血管移植的“金標(biāo)準(zhǔn)”，然而，30%～40%的患者因外傷史、手術(shù)史、血管病變等導(dǎo)致自體血管不能滿(mǎn)足旁路移植手術(shù)需求[5-6]。理想血管移植物的缺乏嚴(yán)重影響了患者的治療，加重家庭和社會(huì)負(fù)擔(dān)，尋求和制備理想的血管替代物(尤其是小直徑血管替代物)已經(jīng)成為臨床研究的熱點(diǎn)。

組織工程血管(tissue engineering blood vessel，TEBV)是指運(yùn)用工程學(xué)和生命科學(xué)的原理、方法和技術(shù)，模擬目標(biāo)血管的結(jié)構(gòu)和功能來(lái)開(kāi)發(fā)具備一定生物活性的組織替換物以重建、維持、提高受累血管的生理功能[5，7]。應(yīng)用組織工程理念構(gòu)建的大直徑血管作為心外管道應(yīng)用于復(fù)雜先心病患者獲得理想的效果，移植物呈現(xiàn)出適應(yīng)性重塑和生長(zhǎng)的潛能[8-9]，而組織工程小直徑血管研究尚未取得較大突破，本文就用于構(gòu)建組織工程血管的支架材料和種子細(xì)胞的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 支架材料

支架材料為種子細(xì)胞的生長(zhǎng)和血管新生提供必要支撐，是細(xì)胞粘著、生長(zhǎng)和新陳代謝的平臺(tái)，是制備組織工程血管的先決條件。理想的組織工程血管支架應(yīng)具備以下特點(diǎn)：(1)良好的生物組織相容性；(2)適宜的三維立體結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)度、容積；(3)可控的生物降解性和降解率，降解產(chǎn)物對(duì)機(jī)體無(wú)毒副作用、不引起強(qiáng)烈的免疫排斥反應(yīng)和炎癥反應(yīng)；(4)良好的多孔結(jié)構(gòu)，易于種子細(xì)胞種植、遷移，細(xì)胞彼此之間相互接觸，易于生物信號(hào)分子的傳遞；(5)具備一定的生物表面活性，能促進(jìn)種子細(xì)胞黏附，并為種子細(xì)胞增殖、分化、分泌細(xì)胞因子和合成細(xì)胞外基質(zhì)提供良好的生物微環(huán)境；(6)一定的可塑性和良好的生物機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度，不抑制生物信息的傳遞；(7)方便消毒、保存、運(yùn)輸；(8)支架在重塑過(guò)程中具備一定的耐久性[10-11]。在過(guò)去近30年的時(shí)間里，組織工程血管支架材料由簡(jiǎn)單的不可降解聚合物材料發(fā)展到高分子可降解材料、生物材料和雜交復(fù)合材料，其設(shè)計(jì)和加工的方式已發(fā)展到具有巨大潛力的快速成型技術(shù)、靜電紡絲技術(shù)和3D打印技術(shù)等，取得了令人矚目的成績(jī)?，F(xiàn)階段，按其來(lái)源和性能，主要將組織工程血管支架分為不可降解材料、可降解高分子合成材料、可降解天然生物材料、復(fù)合材料四大類(lèi)[12-13]。

1.1 不可降解血管支架材料 人工支架材料(如滌綸、聚四氟乙烯等)已被用于構(gòu)建組織工程血管。目前，滌綸管道主要用于主動(dòng)脈，理論上認(rèn)為，滌綸移植物卷曲長(zhǎng)軸能增加靈活性、彈性和扭結(jié)阻力，然而這些屬性因移植后組織再生而喪失[14]。聚四氟乙烯是一類(lèi)具多孔結(jié)構(gòu)的不可降解性聚合物，應(yīng)用于中、大直徑血管取得相對(duì)較好的中遠(yuǎn)期結(jié)果，然而，它的血液相容性和細(xì)胞相容性欠佳，易于血栓形成和內(nèi)膜增生，在小直徑血管(＜6 mm)中應(yīng)用受到明顯限制。有學(xué)者試圖用肝素、水蛭素、一氧化氮、葡糖氨基聚糖類(lèi)、磷酰膽堿、白蛋白、聚合物等改良支架結(jié)合原位內(nèi)皮形成理念來(lái)克服血栓形成；同時(shí)有學(xué)者通過(guò)支架表面種植血管內(nèi)皮細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞以形成抗血栓的內(nèi)膜表面，雖然取得一定成效，但均未取得十分理想的效果[2，15]。更何況，臨床上需求較多的是小直徑血管移植物，因其血流速度和血壓隨血管直徑減小呈進(jìn)行性下降，血流易于停滯，對(duì)血管移植物的要求更高。滌綸和聚四氟乙烯構(gòu)建直徑小于6 mm的小血管均未獲得滿(mǎn)意的效果[16]，目前，這類(lèi)支架材料已逐漸被淘汰。

1.2 可降解高分子合成支架材料 基于可降解的聚合物支架材料體外種植細(xì)胞一直是組織工程血管研究的重點(diǎn)，隨著支架材料的降解，種植的細(xì)胞合成并分泌細(xì)胞外基質(zhì)以重塑形成新的血管。目前，國(guó)內(nèi)外研究較多的可降解聚合物有聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)以及兩者的混合物聚乳酸羥基乙酸(PLGA)、聚已酸內(nèi)酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)、聚左旋乳酸(PLLA)、聚羥基丁酯(P4HB)、聚羥基辛酯(PHO)、聚氨酯(PU)等。這些材料可標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，通過(guò)水解作用降解，易于塑形為目標(biāo)結(jié)構(gòu)，具有可控的機(jī)械性能和降解率，已成為組織工程領(lǐng)域研究的熱門(mén)材料。但這些高分子合成材料仍各有弊端，如PGA材料在醫(yī)用材料方面有著一定用途，但是在體內(nèi)降解過(guò)快，降解產(chǎn)物很容易引起炎癥反應(yīng)；PLA在體內(nèi)降解產(chǎn)物是乳酸，雖然無(wú)毒害作用，但它的細(xì)胞親和力較差；PHB具有良好的可控制降解性能，且降解產(chǎn)物對(duì)機(jī)體無(wú)毒害作用，但它的細(xì)胞相容性欠佳[17]。這些聚合物材料缺乏種子細(xì)胞增殖、粘附和調(diào)節(jié)體內(nèi)重塑相關(guān)的生物信息，缺乏生物相容性[18]等不利因素使其應(yīng)用于血管支架受到了限制。近年將多個(gè)聚合物混合共聚構(gòu)建支架，若把不同高分子聚合物按一定的比例進(jìn)行共聚，可讓相應(yīng)聚合物的優(yōu)勢(shì)最大化，可顯著改善其物理及生物學(xué)性能。Andukuri等[19]應(yīng)用靜電紡絲技術(shù)構(gòu)建聚乙酸內(nèi)酯支架，支架裝載兩親水脂分子，顯著增加了內(nèi)皮細(xì)胞粘附，減少血小板聚結(jié)，但其降低平滑肌細(xì)胞的增殖。Naito等[20]聯(lián)合聚乙醇酸/聚乙醇酸/聚乳酸等三種聚合物構(gòu)建支架材料，種植骨髓來(lái)源的單核細(xì)胞獲得組織工程血管，建立C57BL/6 mice下腔靜脈間位植入模型，隨著移植物的降解，細(xì)胞逐漸合成膠原、彈性蛋白、糖氨聚糖類(lèi)等細(xì)胞外基質(zhì)，移植物通暢。Williamson等[21]聯(lián)合靜電紡絲技術(shù)，將多孔的聚氨酯織于聚已酸內(nèi)酯構(gòu)建支架，種植臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，結(jié)果顯示該支架能顯著增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞粘附、分泌相應(yīng)細(xì)胞因子和傳遞細(xì)胞因子。隨著納米科技、靜電紡絲技術(shù)[22-23]和3D打印技術(shù)[24]的發(fā)展，為組織工程血管支架材料研究提供了一個(gè)嶄新的平臺(tái)，也解決了現(xiàn)存的一些問(wèn)題。聯(lián)合先進(jìn)高科技技術(shù)構(gòu)建的組織工程血管支架材料能為種子細(xì)胞增殖、粘附和分泌細(xì)胞外基質(zhì)提供微環(huán)境，能夠可控地使干細(xì)胞表達(dá)自身的生物學(xué)功能和分化。聯(lián)合納米材料可在組織工程血管支架內(nèi)膜面固化一些具有抗血栓形成功能的分子，形成非細(xì)胞性的納米抗血栓表層，這些分子實(shí)現(xiàn)抗凝目的的同時(shí)明顯提高內(nèi)皮表面形成[25-26]。隨著材料科學(xué)和高科技技術(shù)的快速發(fā)展，可降解高分子材料被眾多學(xué)者寄予厚望，但其真正成為組織工程血管理想的支架材料還需進(jìn)一步研發(fā)。

1.3 生物支架材料 常用的可降解生物支架包括脫細(xì)胞血管基質(zhì)、纖維蛋白凝膠、膠原、透明質(zhì)酸等。他們能為細(xì)胞粘附及生長(zhǎng)提供生物信號(hào)，特別是脫細(xì)胞的細(xì)胞外基質(zhì)作為支架，其充分利用細(xì)胞外基質(zhì)獨(dú)有的三維立體結(jié)構(gòu)和生物活性，通過(guò)體外細(xì)胞種植，內(nèi)膜面形成內(nèi)皮細(xì)胞層可有效預(yù)防血栓的形成。生物支架材料的優(yōu)點(diǎn)：(1)良好的細(xì)胞相容性；(2)組織相容性好，免疫原性低，很少引起機(jī)體的免疫排斥反應(yīng)；(3)具有生物降解性，其降解產(chǎn)物無(wú)毒副作用；(4)理想的生物機(jī)械力學(xué)性能，能滿(mǎn)足機(jī)體血流動(dòng)力學(xué)要求；(5)來(lái)源廣泛，可作為“off-the-shelf”支架；(6)柔韌性良好，易于手術(shù)操作[27-28]。脫細(xì)胞的血管基質(zhì)是最常用的天然生物材料，它具有天然的血管的細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)。Schaner等[29]應(yīng)用十二烷基硫酸鈉(SDS)對(duì)人大隱靜脈進(jìn)行脫細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞完全去除，靜脈壁間細(xì)胞清除率達(dá)94%，膠原、彈性蛋白和基底膜結(jié)構(gòu)保留完整，生物機(jī)械力學(xué)性能良好。隨后該團(tuán)隊(duì)用相同的方法對(duì)犬頸外靜脈進(jìn)行脫細(xì)胞，隨后將同種脫細(xì)胞的移植物間位植入頸動(dòng)脈，術(shù)后兩周移植物未見(jiàn)擴(kuò)張、狹窄及吻合口并發(fā)癥。Gui等[30]聯(lián)合表面活性劑CHAPS、EDTA和SDS對(duì)臍動(dòng)脈脫細(xì)胞，亦獲得有應(yīng)用潛能的小直徑血管支架。此外，亦有學(xué)者應(yīng)用相近的方法對(duì)牛頸靜脈[31-32]、馬頸動(dòng)脈[33]、豬頸動(dòng)脈[34]、犬頸動(dòng)脈[35]進(jìn)行脫細(xì)胞處理，對(duì)脫細(xì)胞支架進(jìn)行初步評(píng)估，體外實(shí)驗(yàn)及短期體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果理想，但其應(yīng)用前景尚缺乏中長(zhǎng)期的大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，有待進(jìn)一步研究。聯(lián)合聚合物支架的降解特性、種子細(xì)胞能合成細(xì)胞外基質(zhì)的生物學(xué)特點(diǎn)，應(yīng)用生物反應(yīng)器動(dòng)態(tài)培養(yǎng)，隨著支架降解和細(xì)胞合成細(xì)胞外基質(zhì)，隨后對(duì)其進(jìn)行脫細(xì)胞處理，通過(guò)該理念可獲得同種血管支架材料[36]，該理念值得進(jìn)一步深入研究。

纖維蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)中重要的結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白，具有彈性、自我組裝、長(zhǎng)期穩(wěn)定性和生物學(xué)活性，這類(lèi)天然的生物高分子具有較好的生物相容性，參與組織損傷修復(fù)后血管生成，具有可控的生物降解性[37]，其可以作為細(xì)胞和生長(zhǎng)因子傳遞的良好平臺(tái)，纖維蛋白有希望模擬活體微環(huán)境支持細(xì)胞粘附、分化、增殖，能促進(jìn)細(xì)胞存活和細(xì)胞外基質(zhì)成分合成。黃程程等[38]用人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞種植在纖維蛋白凝膠上，觀察其形成血管樣管腔結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示當(dāng)細(xì)胞密度為1.5×104個(gè)/孔，纖維蛋白原的濃度為0.5 mg/mL，凝血酶的濃度為0.1 mg/mL，血清的濃度為10%時(shí)，內(nèi)皮細(xì)胞在纖維蛋白凝膠上面生長(zhǎng)良好，得到比較規(guī)則理想完整的血管樣管腔結(jié)構(gòu)。纖維蛋白可聯(lián)合各種生長(zhǎng)因子和其他成分，體外塑性獲得支架，可作為理想支架材料的添加劑[39]。

膠原蛋白和彈性蛋白是血管細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分，能提供適宜的機(jī)械應(yīng)力和張力，具有低抗原性和生物降解性。通過(guò)調(diào)控冷凍溫度、冰結(jié)晶形成、溶液酸堿度和膠原的濃度可獲得多孔的膠原蛋白支架[37]，然而，膠原纖維和膠原凝膠臨床應(yīng)用的主要缺陷在于其過(guò)于僵硬且血小板易于粘附于其表面而形成血栓[17]。透明質(zhì)酸是具有良好彈性的聚糖成分，具有低免疫原性和低血栓形成特性，能促進(jìn)細(xì)胞粘附，其可能的分子機(jī)制在于透明質(zhì)酸中包含促細(xì)胞粘附的分子亦適用于其他支架材料構(gòu)建支架的佐劑。

1.4 復(fù)合支架材料 復(fù)合支架集各組分的優(yōu)點(diǎn)于一體，能獲得生物材料細(xì)胞親和力強(qiáng)和包含細(xì)胞因子的優(yōu)勢(shì)，兼?zhèn)渚酆衔锊牧峡煽氐慕到饴?、塑形、機(jī)械性能和結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，具有支架涂層抗血栓、促進(jìn)細(xì)胞粘附和再植等特性。這樣獲得的復(fù)合材料，繼承了多種材料的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)，相輔相成，它具有天然血管的特質(zhì)，更好地滿(mǎn)足組織工程血管的要求，是組織工程血管支架材料研究的重要方向。有學(xué)者通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備“膠原-殼聚糖-聚左旋乳酸聚己內(nèi)酯”支架，得到纖維平均直徑為224 nm、血管支架長(zhǎng)度為0.9 cm的多層復(fù)合血管組織工程支架，其具有良好的力學(xué)性能和生物相容性，適用于組織工程血管移植[40]。莫秀梅等[41]將乳酸己內(nèi)酯共聚物紡絲液和膠原蛋白紡絲液進(jìn)行單噴頭靜電紡絲，或分別進(jìn)行雙噴頭靜電紡絲，成功發(fā)明了具有良好力學(xué)性能和生物相容性的血管支架，其特殊的雙層結(jié)構(gòu)能夠仿生天然血管結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料制備的小口徑管狀支架，既能克服天然生物高分子材料力學(xué)性能的不足，又能避免合成材料在生物相容性和安全性的缺陷，成為制備小口徑血管組織工程支架的必然趨勢(shì)。盡管這類(lèi)支架采用了各種手段避免血栓、炎癥等不良反應(yīng)，其生物相容性仍舊無(wú)法與天然材料相比。因此，在天然材料與合成材料之間找到一個(gè)最佳比例，使復(fù)合材料的力學(xué)性能和血管相容性等達(dá)到一個(gè)平衡，將會(huì)顯著提高支架在小口徑血管組織再生中的應(yīng)用。同時(shí)制備多層血管，進(jìn)行功能化修飾，模擬天然細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，將成為用于心血管組織修復(fù)及組織工程小口徑血管研究的新方向。

2 種子細(xì)胞的選擇

種子細(xì)胞在血管支架上體外種植，模擬構(gòu)建天然血管結(jié)構(gòu)，血管移植后以便其能行使正常的血管功能，形成抗血栓表面。多種細(xì)胞已運(yùn)用于組織工程血管的研究，但何種細(xì)胞是組織工程血管最佳的種子細(xì)胞尚無(wú)定論，所以獲得理想的種子細(xì)胞有待進(jìn)一步研究，而作為種子細(xì)胞應(yīng)具備以下的特點(diǎn)：(1)體外增殖能力強(qiáng)，短期內(nèi)能達(dá)到預(yù)想的細(xì)胞數(shù)目；(2)形成完整的細(xì)胞表面，具備抗血栓性能；(3)易于獲取，實(shí)用性強(qiáng)；(4)有一定的合成、分泌功能；(5)低免疫原性或無(wú)免疫原性，臨床運(yùn)用安全可靠；(6)移植后體內(nèi)存活時(shí)間長(zhǎng)。目前研究較多的有以下幾種：

2.1 成熟體細(xì)胞 自體血管來(lái)源的內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞[42]早年即被用于構(gòu)建組織工程血管。血管內(nèi)膜完整的血管內(nèi)皮細(xì)胞表面是血液與血小板粘附基質(zhì)的障礙，同時(shí)內(nèi)皮細(xì)胞合成多個(gè)抗凝血分子、調(diào)節(jié)血小板粘附和激活、調(diào)節(jié)纖維蛋白溶解，此特有的抗血栓性能曾經(jīng)被認(rèn)為是最理想的組織工程細(xì)胞，然而其多取自大隱靜脈且體外增殖能力有限，來(lái)源于成人血管的內(nèi)皮細(xì)胞在體外很快進(jìn)入增殖期，研究顯示隨培養(yǎng)周期的延長(zhǎng)，細(xì)胞及其基質(zhì)形成呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，但傳代4～6代后其增殖活性逐漸下降，隨著時(shí)間延長(zhǎng)就會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞“去分化”和“老化”等問(wèn)題，逐漸喪失特有功能[43]。成纖維細(xì)胞作為結(jié)締組織最主要的細(xì)胞成分，在分泌細(xì)胞外基質(zhì)成分、構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)和創(chuàng)傷修復(fù)過(guò)程中發(fā)揮重要的作用，且具有較強(qiáng)的分裂增殖能力，適應(yīng)性強(qiáng)，用其來(lái)模擬血管中膜的平滑肌細(xì)胞及充當(dāng)細(xì)胞外基質(zhì)成分。獲取自體血管會(huì)增加患者額外創(chuàng)傷，犧牲供體血管完整性，實(shí)驗(yàn)研究具可行性，但這種方案的臨床運(yùn)用有一定的局限性，因此尋找一種創(chuàng)傷小的種子細(xì)胞獲取方法非常必要。

2.2 干細(xì)胞 干細(xì)胞因其來(lái)源廣泛、易于獲得、體外增殖能力強(qiáng)、具有多向分化潛能和旁分泌功能等優(yōu)勢(shì)受到眾多研究者的青睞。干細(xì)胞來(lái)源大致可分為三類(lèi)：成體干細(xì)胞、胎兒附屬物來(lái)源的干細(xì)胞、誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞。骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞與血細(xì)胞和血小板具備一定的相容性，其表現(xiàn)出類(lèi)似血管內(nèi)皮細(xì)胞的抗血栓性能和良好的血液相容性[2]，且具備多向分化的潛能，其旁分泌功能有易于循環(huán)血液中的干細(xì)胞、前體細(xì)胞參與組織工程血管在體內(nèi)的重塑。胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用受到倫理學(xué)的限制且具惡性分化潛能，誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞雖能克服倫理學(xué)限制和跨越免疫排斥，但其體外誘導(dǎo)分化率低，惡性分化的風(fēng)險(xiǎn)使臨床運(yùn)用受到一定限制。胎兒附屬物來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞(臍帶、羊膜、羊水)與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞具有相似的細(xì)胞生物學(xué)性能和表面標(biāo)記[44-46]，有研究顯示隨年齡增長(zhǎng)，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞增殖、分化能力下降[43]，且胎兒附屬物來(lái)源間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖、分化能力優(yōu)于成人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，臍帶作為分娩后的丟棄物，來(lái)源廣泛、易于獲取，無(wú)疑可成為組織工程血管理想的種子細(xì)胞。通過(guò)基因修飾將0ct3/4、Sox2、Klf4、和c-myc等外源基因轉(zhuǎn)入體細(xì)胞，可獲得誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞，它的分化潛能接近胚胎干細(xì)胞，可跨越倫理限制和異體免疫排斥，Hibino等[47]將誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞種植于聚合物共聚支架構(gòu)建小直徑血管，間位植入免疫缺陷小鼠的下腔靜脈，10周后對(duì)移植物進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示移植物通暢，未見(jiàn)血栓、鈣化、動(dòng)脈瘤形成和移植物破裂。理論上能成為組織工程血管適宜的種子細(xì)胞，但是，誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞有惡性分化潛能，外源基因的安全性有待研究。

3 小 結(jié)

組織工程血管研發(fā)至今，雖已取得令人矚目的成績(jī)，仍存在很多問(wèn)題亟待解決，還未達(dá)到滿(mǎn)足臨床需求的效果。限制組織工程血管研究的關(guān)鍵因素仍是支架材料和種子細(xì)胞的選擇，隨著各方面研究的進(jìn)一步深入，相信組織工程血管將讓患者從中獲益，解決實(shí)質(zhì)性的臨床問(wèn)題。

[1]Naguib MA,Dob DP,Gatzoulis MA.A functional understanding of moderate to complex congenital heart disease and the impact of pregnancy.PartⅡ:tetralogy of Fallot,Eisenmenger's syndrome and the Fontan operation[J].Int J ObstetAnesth,2010,19(3):306-312.

[2]Kogon B.Is the extracardiac conduit the preferred Fontan approach for patients with univentricular hearts?The extracardiac conduit is the preferred Fontan approach for patients with univentricular hearts [J].Circulation,2012,126(21):2511-2515.

[3]Naito Y,Rocco K,Kurobe H,et al.Tissue engineering in the vasculature[J].Anatomical Record Advances in Integrative Anatomy&Evolutionary Biology,2014,297(1):83-97.

[4]Patterson JT,Gilliland T,Maxfield MW,et al.Tissue-engineered vascular grafts for use in the treatment of congenital heart disease:from the bench to the clinic and back again[J].Regen Med,2012,7(3): 409-419.

[5]Simionescu A,Schulte JB,Fercana G,et al,Inflammation in cardiovascular tissue engineering:The challenge to a promise:A minireview[J].International Journal of Inflammation,2011,4:1-11.

[6]Li S,Henry JJ.Nonthrombogenic approaches to cardiovascular bioengineering[J].Annual Review of Biomedical Engineering,2010,13 (1):451-475.

[7]Cleary MA,Geiger E,Grady C,et al.Vascular tissue engineering:the next generation[J].Trends Mol Med,2012,18(7):394-404.

[8]Naito Y,Imai Y,Shin'Oka T,et al.Successful clinical application of tissue-engineered graft for extracardiac Fontan operation[J].J Thorac Cardiovasc Surg,2003,125(2):419-420.

[9]Dean EW,Udelsman B,Breuer CK.Current advances in the translation of vascular tissue engineering to the treatment of pediatric congenital heart disease[J].Yale J Biol Med,2012,85(2):229-238.

[10]Garg T,Singh O,Arora S,et al.Scaffold:a novel carrier for cell and drug delivery[J].Crit Rev Ther Drug Carrier Syst,2012,29(1):1-63.

[11]Barsotti M C,Felice F,Balbarini A,et al.Fibrin as a scaffold for cardiac tissue engineering[J].Biotechnol Appl Biochem,2011,58(5): 301-310.

[12]Breuer CK.The development and translation of the tissue-engineered vascular graft[J].J Pediatr Surg,2011,46(1):8-17.

[13]Rathore A,Cleary M,Naito Y,et al.Development of tissue engi-neered vascular grafts and application of nanomedicine[J].Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol,2012,4(3):257-272.

[14]Ravi S,Chaikof EL.Biomaterials for vascular tissue engineering[J]. Regenerative Medicine,2010,5(1):107-20.

[15]Ashton JH,Mertz JA,Harper JL,et al.Polymeric endoaortic paving: Mechanical,thermoforming,and degradation properties of polycaprolactone/polyurethane blends for cardiovascular applications[J].Acta Biomater,2011,7(1):287-294.

[16]Naito Y,Shinoka T,Duncan D,et al.Vascular tissue engineering:towards the next generation vascular grafts[J].Adv Drug Deliv Rev, 2011,63(4-5):312-323.

[17]Song Y,Feijen J,Grijpma D W,et al.Tissue engineering of small-diameter vascular grafts:a literature review[J].Clin Hemorheol Microcirc,2011,49(1-4):357-374.

[18]Ravi S,Qu Z,Chaikof EL.Polymeric materials for tissue engineering of arterial substitutes[J].Vascular,2009,17(Suppl 1):S45-S54.

[19]Andukuri A,Kushwaha M,Tambralli A,et al.A hybrid biomimetic nanomatrix composed of electrospun polycaprolactone and bioactive peptide amphiphiles for cardiovascular implants[J].Acta Biomater, 2011,7(1):225-233.

[20]Naito Y,Williams-Fritze M,Duncan DR,et al.Characterization of the natural history of extracellular matrix production in tissue-engineered vascular grafts during neovessel formation[J].Cells Tissues Organs,2012,195(1-2):60-72.

[21]Williamson MR,Black R,Kielty C.PCL-PU composite vascular scaffold production for vascular tissue engineering:attachment,proliferation and bioactivity of human vascular endothelial cells[J].Biomaterials,2006,27(19):3608-3616.

[22]Dargaville BL,Vaquette C,Rasoul F,et al.Electrospinning and crosslinking of low-molecular-weight poly(trimethylene carbonate-co-(L)-lactide)as an elastomeric scaffold for vascular engineering[J].Acta Biomater,2013,9(6):6885-6897.

[23]Soffer L,Wang X,Zhang X,et al.Silk-based electrospun tubular scaffolds for tissue-engineered vascular grafts[J].J Biomater Sci Polym Ed,2008,19(5):653-664.

[24]Zhao L,Lee VK,Yoo SS,et al.The integration of 3-D cell printing and mesoscopic fluorescence molecular tomography of vascular constructs within thick hydrogel scaffolds[J].Biomaterials,2012,33 (21):5325-5332.

[25]Larsen K,Cheng C,Tempel D,et al.Capture of circulatory endothelial progenitor cells and accelerated re-endothelialization of a bio-engineered stent in human ex vivo shunt and rabbit denudation model[J]. Eur Heart J,2012,33(1):120-128.

[26]Moby V,Labrude P,Kadi A,et al.Polyelectrolyte multilayer film and human mesenchymal stem cells:an attractive alternative in vascular engineering applications[J].J Biomed Mater Res A,2011,96(2): 313-319.

[27]Sf B.The extracellular matrix as a biologic scaffold material[J].Biomaterials,2007,25(28):3587-3593.

[28]Badylak SF,Brown BN,Gilbert TW,et al.Biologic scaffolds for constructive tissue remodeling[J].Biomaterials,2011,32(1):316-319.

[29]Schaner PJ,Martin ND,Tulenko TN,et al.Decellularized vein as a potential scaffold for vascular tissue engineering[J].J Vasc Surg, 2004,40(1):146-153.

[30]Gui L,Muto A,Chan SA,et al.Development of decellularized human umbilical arteries as small-diameter vascular grafts[J].Tissue Eng PartA,2009,15(9):2665-2676.

[31]Lu WD,Zhang M,Wu ZS,et al.Decellularized and photooxidatively crosslinked bovine jugular veins as potential tissue engineering scaffolds[J].Interact Cardiovasc Thorac Surg,2009,8(3):301-305.

[32]Grandi C,Baiguera S,Martorina F,et al.Decellularized bovine reinforced vessels for small-diameter tissue-engineered vascular grafts [J].Int J Mol Med,2011,28(3):315-325.

[33]Boer U,Lohrenz A,Klingenberg M,et al.The effect of detergent-based decellularization procedures on cellular proteins and immunogenicity in equine carotid artery grafts[J].Biomaterials,2011, 32(36):9730-9737.

[34]Dahan N,Zarbiv G,Sarig U,et al.Porcine small diameter arterial extracellular matrix supports endothelium formation and media remodeling forming a promising vascular engineered biograft[J].Tissue Eng PartA,2012,18(3-4):411-422.

[35]Zhou M,Liu Z,Liu C,et al.Tissue engineering of small-diameter vascular grafts by endothelial progenitor cells seeding heparin-coated decellularized scaffolds[J].J Biomed Mater Res B Appl Biomater, 2012,100(1):111-120.

[36]Quint C,Kondo Y,Manson RJ,et al.Decellularized tissue-engineered blood vessel as an arterial conduit[J].Proc Natl Acad Sci USA,2011,108(22):9214-9219.

[37]Taylor PM.Biological matrices and bionanotechnology[J].Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci,2007,362(1484):1313-1320.

[38]黃程程,顧志鵬,袁奇娟,等.一種以纖維蛋白凝膠為基底的體外血管模型[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版),2012,44(S1):297-301.

[39]Ravi S,Caves JM,Martinez AW,et al.Incorporation of fibronectin to enhance cytocompatibility in multilayer elastin-like protein scaffolds for tissue engineering[J].J Biomed Mater Res A,2013,101(7): 1915-1925.

[40]Al-Deyab SS,El-Newehy M.Preparation of composite tubular grafts for vascular repair via electrospinning[J].Progress in Natural Science,2012,22(2):108-114.

[41]莫秀梅,吳桐.一種復(fù)合材料納米纖維/納米紗雙層血管支架及其制備方法[P].中國(guó)專(zhuān)利:CN104841013A,2015-08-19.

[42]Teebken OE,Bader A,Steinhoff G,et al.Tissue engineering of vascular grafts:human cell seeding of decellularised porcine matrix[J]. Eur J Vasc Endovasc Surg,2000,19(4):381-386.

[43]Xin Y,Wang YM,Zhang H,et al.Aging adversely impacts biological properties of human bone marrow-derived mesenchymal stem cells: implications for tissue engineering heart valve construction[J].Artif Organs,2010,34(3):215-222.

[44]Weber B,Emmert MY,Hoerstrup SP.Stem cells for heart valve regeneration[J].Schweizerische Medizinische Wochenschrift,2012, 142(142):118-119.

[45]Dong JD,Huang JH,Gao F,et al.Mesenchymal stem cell-based tissue engineering of small-diameter blood vessels[J].Vascular,2011, 19(4):206-213.

[46]Sundaram S,Niklason LE.Smooth muscle and other cell sources for human blood vessel engineering[J].Cells Tissues Organs,2012,195 (1-2):15-25.

[47]Hibino N,Duncan DR,Nalbandian A,et al.Evaluation of the use of an induced puripotent stem cell sheet for the construction of tissue-engineered vascular grafts[J].J Thorac Cardiovasc Surg,2012, 143(3):696-703.

Research progress of scaffold materials and seed cells in construction of tissue engineered blood vessel.

PAN Xing-na1,PU Lei1,LI Ya-xiong1,HOU Zong-liu2,JIANG Li-hong3.1.Department of Cardiovascular Surgery,Yanan Hospital Affiliated to Kunming Medical University,Kunming 650051,Yunnan,CHINA;2.Department of Scientific Research, Yanan Hospital Affiliated to Kunming Medical University,Kunming 650051,Yunnan,CHINA;3.The First People's Hospital of Yunnan Province,Kunming 650032,Yunnan,CHINA

In order to develop vascular grafts which can substitute for autologous blood vessels and be used for clinical practice,scholars at home and abroad have conducted much research on the scaffold materials and seed cells in construction of tissue engineered blood vessel.These vascular grafts should have good biocompatibility,adaptive remodeling and growth potential.Tissue engineering research has been carried out for more than 30 years and some achievements have been made,but there are still many problems to be solved.How to develop the ideal scaffold material and select the appropriate seed cells still remain to be further studied.In this review,we summarize the recent research progress on scaffold materials and seed cells in construction of tissue engineered blood vessel.

Tissue engineering;Blood vessels;Scaffolds;Seed cells;Mesenchymal stem cells

R541.4

A

1003—6350（2017）03—0446—05

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.03.034

2016-05-29)

云南省科技廳-昆明醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合專(zhuān)項(xiàng)(編號(hào)：2013FB187、2013FB189)；云南省衛(wèi)生科技計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2014NS208，2014NS209)

蔣立虹。E-mail：jianglihong_yayy@163.com