上海
血管系统是维持人体组织生命活动的关键。科学家们一直努力在实验室中 “ 再造 ” 血管，希望为再生医学、糖尿病治疗、器官移植等提供解决方案。长期以来， 传统的 胚体 （ Embryoid bodies ， EB s ） 模型常被用于诱导血管细胞的自发分化 ，但由于缺乏对内皮和周细胞组成的精确调控，其应用受到限制。近年来，新兴的 血管类器官（ Vascular Organoids,VOs） 技术在体外疾病建模中展现出良好的前景，但现有方法仍主要依赖 血管壁 细胞的自发生成，难以实现对细胞构成的精准控制。此外，当前 VOs 的构建通常依赖基质胶，培养周期较长（约 3 周）【1】，且不易扩展，限制了其在治疗性应用和高通量研究中的实用性。因此，建立一种可控性强、组成明确、效率更高的 VOs 生成策略，仍是血管生物学领域亟需突破的重要方向。
2025 年 6 月 13 日，哈佛医学院 / 波士顿儿童医院心血管外科系 Dr. Juan M. Melero-Martin 团队与北京大学基础医学院血管稳态与重构全国重点实验室的 王凯 研究员团队合作在 Cell Stem Cell 期刊上发表题为
Rapid generation of functional vascular organoids via simultaneous transcription factor activation of endothelial and mural lineages的研究成果，报道了一种仅用5天即可从iPSCs生成功能性血管类器官的方法，该研究实现了内皮细胞和血管壁细胞同步、高效诱导，并建立了可调控的血管谱系差异模型，展示了在缺血再灌注治疗和胰岛移植中的应用潜力。
在前期研究中，团队已建立了 分别 通过瞬时激活血管命运关键转录因子 ETV2 和 NKX3.1 实现从 iPSCs 高效分化获得 内皮细胞（ inducible Endothelial Cells,iECs） 和 血管壁细胞（ induclble Mural Cells,iMCs） 的二维诱导方法【2-4】。 本研究在此基础上，进一步探索了 iPSCs 同时协同分化为这两类血管细胞的可行性。 该研究采用 转录因子 ETV2 与 NKX3.1 的正交激活策略 ，分别诱导 iPSCs 向内皮细胞和血管壁细胞分化。通过预诱导中胚层祖细胞（ Mesoderm Progenitor Cells, MePCs ），再将两种 初步诱导的 iPSCs 按 1:1 混合并 3D 培养，仅 5 天即可形成直径约 250μm 、结构统一的血管类器官。这些 VOs 在形态上展现出典型的血管特征： iECs 自发组织形成 CD31 ⁺ 管腔，表达 PECAM1 、 CDH5 等标志，且具备顶 - 底极性； iMCs 则围绕内皮血管排列，表达 α-SMA 与 MYH11 等成熟血管壁标志，模拟真实的 “ 血管壁 ” 。
通过流式细胞术与转录组分析，研究人员发现与传统 2D 分化细胞相比， VO 来源的 iECs 和 iMCs 表现出更高水平的血管成熟标志基因表达。尤其是在进一步嵌入 ECM 基质（ Collagen/Matrigel ）后， VOs 直径增长至近 1,000μm ，血管网络显著复杂化，并伴随 iECs 的 “ 动脉化 ” 趋势和 iMCs 向平滑肌细胞方向成熟。
通过单细胞转录组测序，研究人员系统解析了 VOs 中的血管细胞异质性。他们发现，不同转录因子诱导时长会导致血管谱系偏倚： 短时激活 ETV2 （ 1 天）更易获得动脉样 iECs ，而 长时激活（ 3 天）则促进静脉样或具更高血管新生潜能的 EC 亚群 ，在体内移植中形成更多灌注血管。这一可调控的 “ 命运开关 ” ，为未来按需构建特定类型血管网络提供了工具。
更关键的是，在肾囊和下肢缺血动物模型中， VOs 不仅能够 成功移植并与宿主血液循环融合 ，更在糖尿病小鼠中 显著促进局部血流恢复并减少组织坏死 。在一项联合胰岛移植实验中， VOs 还能 提升移植胰岛的成活与降糖功能 ，即便在胰岛数量减少的情况下仍能维持长期稳态血糖，显示出其作为促进组织重建的 “ 血管支持系统 ” 的潜力。
研究人员也指出，该系统目前仍依赖多西环素（ Doxycyclin ）或 modRNA 进行转录因子诱导，未来可进一步发展 独立调控系统 ，如化学小分子开关、光控系统等，实现对内皮与周细胞更精细的时空调控。同时，将该平台应用于 个体化 iPSC 来源的自体 VOs 制备 ，结合 低免疫原性 技术，可能为临床应用带来真正可行的解决方案。
总的来说，该研究不仅在技术层面实现突破，更为血管类器官在再生医学中的应用注入新活力。正交诱导的策略具有可拓展性，未来或可作为 通用血管构建模块 ，嵌入肝、肾、脑等其他类器官系统，解决当前 " 缺血管化 ” 的技术瓶颈。
哈佛医学院 / 波士顿儿童医院 公丽岩 博士 为该论文的唯一第一作者 , 哈佛医学院 / 波士顿儿童医院心血管外科系 Juan M. Melero-Martin 教授与北京大学基础医学院血管稳态与重构全国重点实验室的 王凯 研究员为该论文的共同通讯作者。
https://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(25)00221-8
制版人： 十一
参考文献
1. Wimmer, R. A., Leopoldi, A., Aichinger, M., Kerjaschki, D. & Penninger, J. M. Generation of blood vessel organoids from human pluripotent stem cells.Nat. Protoc. 14 , 3082–3100 (2019).
2. Wang, K. et al. Robust differentiation of human pluripotent stem cells into endothelial cells via temporal modulation of ETV2 with modified mRNA.Sci. Adv. 6 , eaba7606 (2020).
3. Lee, U. et al. Robust differentiation of human pluripotent stem cells into mural progenitor cells via transient activation of NKX3.1.Nat. Commun.15 , 8392 (2024).
4. Luo, A. C. et al. A streamlined method to generate endothelial cells from human pluripotent stem cells via transient doxycycline-inducible ETV2 activation.Angiogenesis27 , 779–795 (2024).
学术合作组织
（*排名不分先后）
战略合作伙伴
（*排名不分先后）
（*排名不分先后）
转载须知
【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。
BioArt
Med
Plants
人才招聘
会议资讯
近期直播推荐
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
