生活中，糖尿病、黃斑變性、癌症越來越常見。糖尿病若控制不佳，患者易視力受損，嚴重時失明；黃斑變性讓老年人生活質量大打折扣；癌症更是令人恐懼，嚴重威脅生命健康。這幾種病症看似毫無關聯，卻都與異常血管生成緊密相連。血管生成在正常情況下，能幫助身體修復傷口、保障生長發育。可一旦失控，危害極大。在糖尿病患者體內，它會破壞眼部血管；在癌症患者體內，它為腫瘤的生長和轉移提供“便利”。
目前，針對血管生成，臨床常用靶向VEGF通路的藥物。但這些藥物問題不少，特異性不足，容易影響其他正常生理功能，治療效果也不理想，而且長期使用易產生耐藥性，使得治療難度增加。另外，傳統的血管生成檢測方法也存在諸多缺陷。有的難以真實模擬人體血管，有的操作繁瑣，還有的量化分析依賴人工，效率低、誤差大，難以滿足當下快速篩選藥物的需求。因此，研發更有效的檢測方法，已成為醫學領域亟待解決的重要課題。
近期，一項發表於Angiogenesis的研究A novel quantitative angiogenesis assay based on visualized vascular organoid打破了這一僵局。科研團隊透過不懈努力，成功建立了一種基於視覺化血管類器官的新型定量血管生成檢測方法，為體外藥物篩選搭建了全新的優質平臺。
在研究成果方面，該團隊首先構建了PECAM1 – mRuby3 – secNluc、 ACTA2 – EGFP雙報告細胞系。基於此，研究人員進一步建立了視覺化且可量化的體外血管生成模型。在這個模型中，血管類器官被嵌入水凝膠後，會誘導形成血管網路。藉助共聚焦顯微鏡，科研人員無需複雜的免疫染色步驟，就能直接清晰地觀察到血管網路的形態，內皮細胞和平滑肌細胞發出的訊號也能被明顯區分開來，這為快速評估血管網路形態提供了極大便利。
為驗證模型的有效性，研究人員使用了VEGFR抑制劑SU5416進行實驗。結果顯示，經SU5416處理的血管類器官，所形成的血管網路顯著變小。透過對mRuby3和EGFP熒光強度的量化分析發現，SU5416對內皮細胞和平滑肌細胞網路的形成均產生了抑制作用。這一結果有力地證明，該模型能夠精準反映抗血管生成藥物的實際效果。
研究人員還深入探索了模型用於高通量篩選的可行性。他們發現，上清液中分泌的奈米熒光素酶（secNluc）水平與內皮細胞數量呈正相關。這一關鍵發現意味著，透過檢測secNluc水平，就能有效反映血管生成的情況。研究人員以SU5416作為陽性對照，成功建立了篩選流程。並且研究發現，在評估藥物處理效果時，綜合第3天的secNluc檢測結果和第5天的形態學觀察結果，能夠更全面、準確地掌握藥物對血管生成的影響。
研究人員利用該模型對一系列針對不同訊號通路的抑制劑展開測試。結果顯示，抑制YAP、BMP、c – Met訊號通路，或者啟用Wnt訊號通路，都能顯著抑制血管生成。其中，選擇性TGFβR1（ALK5）抑制劑Repsox表現出強大的促血管生成作用，而另一種抑制劑SB431542僅對血管生成產生輕度抑制，並對平滑肌細胞的擴張起到一定的抑制作用。進一步研究表明，Repsox可能是透過作用於平滑肌細胞來實現促血管生成效果的。
圖：視覺化和可量化體外血管生成模型的建立與驗證
這項研究成功建立的雙報告細胞系和體外血管生成模型，不僅精準驗證了VEGFR抑制劑等藥物的抗血管生成效果，還挖掘出一些全新的血管生成調節劑。雖然該方法涉及幹細胞的兩步基因編輯過程，且編輯效率在不同細胞系中存在差異，但供體構建體能夠快速富集編輯細胞，有效克服了這一難題，使該方法適用於多種人多能幹細胞系。
綜上所述，這項研究成果為體外藥物篩選開拓出全新路徑，極大地推動了新型抗血管生成藥物的研發程序。相信在不久的將來，隨著研究的不斷深入，這一創新技術將為糖尿病、黃斑變性、癌症等多種疾病的治療帶來新的希望與突破，為人類健康事業注入新的活力。
參考文獻：
Zhao Y, Sun M, Pan Z, et al. A novel quantitative angiogenesis assay based on visualized vascular organoid. Angiogenesis. 2025;28(1):10. Published 2025 Jan 3. doi:10.1007/s10456-024-09967-z
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