[发明专利]血管类器官、产生和使用所述类器官的方法

说明书

本发明涉及产生人工血管类器官的方法，其包括提供能够血管分化的干细胞，刺激所述干细胞中的中胚层分化，刺激所述干细胞中的血管分化，从所述干细胞形成细胞聚集体，在胶原3D基质中包埋所述细胞聚集体，并刺激所述胶原3D基质中所述聚集体的血管分化；能从所述方法获得的类器官，所述方法和类器官在所研究的操作和筛选中的用途和用于进行所述方法的试剂盒。

本发明涉及人工血管类器官的领域。

发明背景

血管易于发生称为血管疾病的各种疾病。血管网络中的病症可以引起一系列健康问题，这些问题可以是严重的或证明致命的。此类疾病可以是由于环境原因发病机制或由于发育缺陷所致。

Goodwin (Microvasc Res.2007；74(2-3):172–183)描述了一种体外血管发生测定法以评估在许多疾病的发病机制中影响血管发生的试剂的活性。

Duffy et al.(European Cells and Materials 21,2011:15-30)描述了在表面粘附的2D培养物中胶原-糖胺聚糖支架的体外血管化。

Nakagami et al.(Hypertension 2006；48:112-119)提供了一种使用基质胶通过细胞-基质相互作用进行血管化的方法，所述基质胶将胚胎干细胞迫使成含有内皮和血管平滑肌细胞的出芽血管的发育。

Kusuma et al.(PNAS 110(31),2013:12601-12606)，Gerecht-Nir et al.(Laboratory Investigation 83(12),2003:1811-1820)，WO2007/140340A2，WO2014/145871A1，US 2014/273220A1和WO2017/015415A1描述了在工程化基质中的分离的早期血管细胞外血管结构的形成。在引入基质中之前，细胞可以源自人多能(pluripotent)干细胞，它们分化为早期的血管细胞，然后进行个体化(通过胰蛋白酶消化和/或40μm滤网过滤)。个别细胞在基质中生长并在那里组装形成血管网络。这些论文的目的是提供可用于再生医学的自组装细胞。

WO2011/115974A1涉及一种在表面上形成2D培养的血管网络的装置。

Shen et al.(Cell Research 13(5)(2003):335-341)描述了从成年兔平滑肌细胞和来自小鼠的分化的内皮细胞形成工程化血管。

先前的血管模型与天然的体内形成的血管网络仍缺乏足够的相似性，并且需要改善的、更真实的血管模型。

因此，本发明的目的是提供改善的血管模型，此外还提供允许更广泛用途的模型，例如疾病模型和筛选程序中的测试。

发明概述

本发明提供了一种产生人工血管类器官的方法，包括提供能够进行血管分化的干细胞，刺激所述干细胞中的中胚层分化，刺激所述干细胞中的血管分化，从所述干细胞形成细胞聚集体，在胶原3D基质中包埋所述细胞聚集体，和刺激所述胶原3D基质中所述聚集体的血管分化。

在密切相关的方面，本发明提供了产生人工血管类器官的方法，其包括在包含10％-50％层粘连蛋白，20％-70％胶原I和/或2％-30％胶原IV的胶原3D基质中包埋血管干细胞并且刺激所述胶原3D基质中所述干细胞的血管分化。

此类方法可用于提供形成本发明的进一步方面的血管类器官。特别地，本发明提供了包含血管毛细血管的互连网络的人工血管类器官培养物，所述毛细血管包括内皮和具有血管周的周细胞的基底膜，(i)其中所述类器官是通过本发明的方法产生的和/或(ii)其中在包含具有胶原的水凝胶的人工3D基质中包埋毛细血管和/或(iii)其中类器官培养物包含40至1000个血管，如通过计数个别血管和毛细血管交叉之间的血管所计数的。(i)、(ii)和(iii)的所有三个特征是本发明的标志，其可以是本发明的人工血管类器官培养物个别需要的或组合的。