心血管疾病是世界范围内死亡的主要原因，治疗并不容易。这种疾病对患者的血管造成严重破坏，可能需要复杂的旁路手术。

莫格里奇研究所的科学家们正在努力实现创造动脉库的梦想 - 类似于今天常见的血库 - 在手术过程中可以用随时可用的材料替代患病动脉。

Morgridge再生生物学家詹姆斯汤姆森实验室的最新工作使科学更接近这一目标。

在2019年5月9日在线发表在干细胞报告上的一篇论文中，汤姆森实验室强调了一种更好的方法来生长平滑肌细胞，这是动脉的两个细胞构建块之一，来自多能干细胞。该工作还确定了一种可降低接受手术后患者手术后风险的潜在药物。

“我们决定专注于血管，因为心血管疾病是全球死亡的主要原因，”汤姆森说。“例如，在美国，心脏病和中风分别是第一和第三杀手。这项工作除了制造用于移植的血管之外还有其他意义;它是更先进的组织工程的垫脚石。”

在实验室中生产动脉需要两种必需的细胞类型：内皮细胞和平滑肌细胞。2017年，该实验室展示了生成和表征内皮细胞的方法，而新的研究则侧重于平滑肌细胞。

主要作者Jue Zhang和Morgridge副科学家表示，从干细胞产生平滑肌细胞的广泛使用的生长因子也可能导致内膜增生，这是旁路移植失败的最常见原因之一。

在内膜增生中，一部分动脉壁变厚 - 由于平滑肌细胞的增殖和迁移 - 并导致血管变窄。

“我们希望有一种可以降低内膜增生风险的方案，”张说。“这是平滑肌细胞分化的一个常见问题，如果你想制造一条有用的动脉，你就不会有这种风险。”

健康的平滑肌细胞需要收缩的能力，这有助于他们将血液分布到全身并调节血压。该团队使用高通量筛选鉴定出一种称为RepSox的小分子，该分子具有产生具有收缩性质的细胞的最佳潜力。

从4,804个小分子的筛选中鉴定出RepSox。与目前广泛使用的生长因子相反，RepSox抑制内膜增生。它比这些生长因子更稳定，也是一种更便宜的替代品。

使RepSox有利于区分平滑肌细胞的特性也使其成为降低术后并发症(如内膜增生)风险的理想候选药物。因此，这种基于干细胞的高通量筛选可以用作鉴定限制血管变窄的药物的新策略。

“即使您进行了旁路手术，您的动脉也会出现一些问题，例如由于内膜增生引起的再狭窄(动脉狭窄)，”张说。“目前市场上只有两种FDA批准的药物[以解决这些问题]，并且它们不是细胞类型特异性的，这意味着它们具有副作用。我们发现RepSox抑制内膜增生并且副作用更少。”

RepSox是细胞类型特异性的，因此它抑制平滑肌细胞并防止内膜增生的发展而不影响邻近细胞类型如内皮细胞。

虽然这一发现使科学家们更接近改善心血管疾病的治疗方法，但张说，还有另一个挑战需要解决：细胞成熟。

“基本上这种细胞类型比先前的努力更好，但它还没有成熟，”张说。“我们需要诱导这些细胞变得更成熟，更加类似于我们的天然动脉，使其更具功能性。”