在再生医学领域，一项激动人心的进展正悄然改写未来的医疗版图。华盛顿大学医学院的研究团队，联合多家研究机构，运用计算机设计的蛋白，成功在实验室环境下引导人类干细胞分化，催生出全新的血管网络。这一突破性的成果，不仅为修复受损心脏、肾脏等器官提供了前所未有的希望，更为再生医学的前行之路铺设了坚实的基石。
相关研究结果发表在2024年7月11日的Cell期刊上，论文标题为“Modulation of FGF pathway signaling and vascular differentiation using designed oligomeric assemblies”。
论文共同通讯作者、华盛顿大学医学院生物化学教授Hannele Ruohola-Baker说，“无论是心脏病发作、糖尿病，还是自然衰老过程，我们的身体组织都会累积损伤。而修复这些损伤的关键，或许就在于精准调控新血管的形成，从而恢复受损区域的健康血液循环。”
生长因子在组织发育、伤口愈合和癌症发展中发挥着关键作用。这些分子通过与细胞外面的受体结合，触发细胞内部的一系列变化。几十年来，科学家们一直试图将天然的生长因子改造为再生药物，虽然取得了一些成功，但是许多实验性疗法都因不精确而成效有限。
论文共同第一作者、华盛顿大学医学院科学家培训计划的应届毕业生Natasha Edman解释说，“我们着手创造定制蛋白，力求与细胞生长因子受体实现高度精确的结合。实验过程中，我们观察到，不同种类的血管发育情况会根据所使用蛋白的不同而有所变化，这标志着我们已经掌握了前所未有的控制力度。”
图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.05.025借助计算机辅助设计，研究团队成功构建了一系列环形蛋白，每一种都能特异性地与多达八种成纤维细胞生长因子受体结合。通过微调蛋白的环状结构及其属性，研究人员得以精准调控干细胞在实验室环境中的成熟进程。最终形成的血管网络不仅功能完备，而且展现出成熟的生理特征：它们能够形成管道结构，具备自我修复能力，还能从周围环境中摄取养分。更令人振奋的是，当这些精细的人造血管网被移植到小鼠体内后，仅三周时间，便成功与宿主的循环系统建立起联系，实现了无缝对接。
论文的另一位共同通讯作者，华盛顿大学医学院蛋白设计研究所主任David Baker博士表示：“这项研究证明，定制蛋白的设计与构建，能够实现生物功能层面的精妙调控。这不仅深化了我们对生物学的理解，更为疾病预防与治疗开辟了全新路径。”
共同第一作者，华盛顿大学生物工程专业博士生Ashish Phal补充道：“虽然我们初步聚焦于血管构建，但这一技术同样适用于多种组织类型。它不仅开创了组织发育研究的新篇章，还预示着脊髓损伤等难治性疾病将迎来崭新的治疗前景。”
此次研究的突破，不仅彰显了科技与生命科学的深度融合，更为全球医学界带来了治愈疾病、修复创伤的无限可能。
参考资料：
Natasha I. Edman et al. Modulation of FGF pathway signaling and vascular differentiation using designed oligomeric assemblies. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.05.025.
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