新研究，構(gòu)建“結(jié)構(gòu)+ECM微環(huán)境”仿生組織工程支架促進子宮重建

  2023年11月15日，生物治療全國重點實驗室干細胞與組織工程研究室解慧琪研究員團隊在Science Advances（IF：13.6）在線發(fā)表了題為Promotion of uterine reconstruction by a tissue engineered uterus with biomimetic structure and extracellular matrix microenvironment的研究論文。該研究構(gòu)建了一種“結(jié)構(gòu)+ECM微環(huán)境”仿生的組織工程子宮修復(fù)支架，系統(tǒng)研究了組織特異性的細胞外基質(zhì)（Extracellular matrix，ECM）在募集內(nèi)源性干細胞，誘導(dǎo)干細胞定向分化中的作用，并展示了該仿生支架用于重度宮腔粘連（intrauterine adhesions，IUA）修復(fù)的可行性。

  宮腔粘連（IUA）是女性繼發(fā)性不孕的主要原因，但是傳統(tǒng)治療方法治療效果不佳。重度IUA復(fù)發(fā)率高達60%，更有效的預(yù)防和治療IUA的方法仍有待開發(fā)。重度IUA往往伴有子宮肌層的損傷，常導(dǎo)致子宮局部缺血和缺氧，嚴(yán)重影響子宮修復(fù)效果。因此，在重度IUA的治療中，給予適當(dāng)?shù)臋C械支持、建立抗粘連屏障、實現(xiàn)子宮內(nèi)膜和子宮肌層的同步再生至關(guān)重要。然而，單一支架很難滿足重度子宮損傷修復(fù)的多重需求。受子宮結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，該研究開發(fā)了一種具有仿生異質(zhì)特性和細胞外基質(zhì)微環(huán)境的雙層支架（ECM-SPS），以滿足子宮的多種修復(fù)需求。該仿生支架具有類似于子宮解剖結(jié)構(gòu)的兩個不同區(qū)域，仿生子宮內(nèi)膜(SIS)表面致密光滑，可作為防止粘連的物理屏障。仿生肌層(PU/SIS)具有與子宮肌層相似的力學(xué)性能，可以提供合適的力學(xué)支撐。研究證明，該支架在子宮全層缺損修復(fù)中可維持正常子宮形態(tài)，預(yù)防狹窄或粘連的發(fā)生。

子宮內(nèi)膜干細胞的丟失和組織微環(huán)境的實質(zhì)性改變被認(rèn)為是子宮病理性再生的主要原因。子宮內(nèi)膜干細胞的功能在很大程度上受到修復(fù)部位微環(huán)境的限制，募集內(nèi)源性干細胞和構(gòu)建良好的修復(fù)微環(huán)境有望實現(xiàn)子宮功能性再生。作為組織微環(huán)境的重要組成部分，ECM可以調(diào)節(jié)細胞表型和功能以響應(yīng)各種生理和病理刺激，特別是誘導(dǎo)干細胞譜系分化。ECM通常來源于動物組織，然而其批次差異大，面臨著更多的免疫排斥和生物安全風(fēng)險。該研究巧妙地運用組織特異性來源的細胞生產(chǎn)ECM，以模擬天然組織ECM微環(huán)境，誘導(dǎo)組織功能性再生。研究發(fā)現(xiàn)，組織特異性細胞來源的ECM具有與天然組織相似的ECM特征，可模擬組織ECM微環(huán)境，誘導(dǎo)干細胞定向分化。此外，子宮上皮來源的ECM可以募集內(nèi)源性干細胞參與子宮內(nèi)膜修復(fù)，平滑肌細胞來源的ECM更多表現(xiàn)出促進血管新生的作用。

在子宮全層缺損重建中，該仿生支架展現(xiàn)出快速上皮化的能力，并且促進內(nèi)膜腺體和肌層的再生。此外，該仿生支架對卵巢功能并無影響，動情周期及卵泡數(shù)目與正常大鼠相較均無差異。經(jīng)該仿生支架重建后的子宮可以維持胚胎孕育、活產(chǎn)胎兒，具有更高的受孕率。

該研究表明，ECM-SPS在治療和預(yù)防重度IUA方面具有較大的潛力。該研究提出的“結(jié)構(gòu)+微環(huán)境”仿生的ECM材料構(gòu)建策略為復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)的器官再生提供更好的選擇。

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