2020年9月11日消息，近期，華南理工大學(xué)施雪濤和美國俄克拉荷馬大學(xué)毛傳斌共同通訊在Nature Communications 在線發(fā)表題為“Functional reconstruction of injured corpus cavernosa using 3D-printed hydrogel scaffolds seeded with HIF-1α-expressing stem cells”的研究論文，該研究開發(fā)出一種表面有肝素涂層的 3D 打印水凝膠支架，具備了與天然海綿體相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能，通過手術(shù)注入雄兔體內(nèi)，不僅成功修復(fù)了損傷的海綿體，并在 4 個月內(nèi)成功恢復(fù)了陰莖勃起和射精功能。

更驚人的是，原本海綿體受損的雄兔在植入支架后，順利完成交配，并讓雌兔生下小兔子。這項研究使用3D打印技術(shù)修復(fù)受傷的海綿體，并有望在臨床前和臨床應(yīng)用中實現(xiàn)有效的海綿體修復(fù)。

海綿組織是陰莖的重要組成部分。具有完整海綿竇結(jié)構(gòu)的健康海綿組織是維持陰莖正常勃起功能和泌尿功能的先決條件。作為終末器官，海綿體不能通過再生來修復(fù)。由于各種解剖學(xué)，美學(xué)和功能方面的挑戰(zhàn)，修復(fù)受傷的海綿體一直很困難。因此，迫切需要探索用于海綿體重建的有效再生療法。

但是，作為海綿組織修復(fù)最理想的方法，生物工程海綿體的構(gòu)建仍需要克服一些困難。由于海綿組織的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和滿足其生理功能所必需的特殊機(jī)械性能，用于海綿組織修復(fù)的生物材料必須具有良好的加工性能，適當(dāng)?shù)臋C(jī)械性能和生物相容性，以支持黏附，遷移和大量增殖?；谶@些需求，研究人員選擇使用三維（3D）打印技術(shù)，一種有前途的工具來創(chuàng)建具有復(fù)雜仿生結(jié)構(gòu)的3D生物材料。微血管系統(tǒng)的重建在海綿體功能的恢復(fù)中起著至關(guān)重要的作用。因此，研究人員設(shè)計了具有多尺度多孔結(jié)構(gòu)的仿生3D打印水凝膠支架，并同時改進(jìn)了支架和細(xì)胞，以減少缺損部位周圍的纖維化并修復(fù)海綿狀組織的血管網(wǎng)絡(luò)和生理功能。

鑒于調(diào)節(jié)血管生長因子的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄激活因子低氧誘導(dǎo)因子1α（HIF-1α）的表達(dá)對正常氧敏感，研究人員設(shè)計了HIF-1α過表達(dá)的肌肉衍生干細(xì)胞（ MDSCs），這些HIF-1α突變的MDSCs在常氧和低氧狀態(tài)下不僅穩(wěn)定，高水平地表達(dá)HIF-1α，而且在HIF-1α的調(diào)節(jié)下導(dǎo)致血管新生相關(guān)因子的表達(dá)改善，從而促進(jìn)新血管形成的發(fā)展。

此外，肝素是一種對血管生成因子具有良好親和力的負(fù)電荷多糖大分子，它通過結(jié)合諸如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的血管生成蛋白并提高其穩(wěn)定性來加速新血管形成。因此，研究人員通過與聚L-賴氨酸（PLL）的逐層組裝將肝素沉積到3D打印的水凝膠支架上。然后將這些HIF-1α突變的MDSC接種到肝素涂層的支架上，然后將其進(jìn)一步植入受傷的海綿體中。

令人驚訝的是，水凝膠支架中由HIF-1α和VEGF表達(dá)（通過HIF-1α突變的MDSCs）誘導(dǎo)的血管生成有效修復(fù)了受傷的海綿體，并在4個月內(nèi)恢復(fù)了體內(nèi)的陰莖勃起和射精功能。具體而言，由HIF-1α過度表達(dá)的MDSC產(chǎn)生的血管生成因子通過肝素的吸附，富集在3D打印的水凝膠支架表面，然后刺激體內(nèi)血管形成。新血管形成的增加進(jìn)一步促進(jìn)了受傷的海綿體的勃起和射精功能的恢復(fù)。最后，該研究進(jìn)行了交配評估，以驗證重要生殖功能的恢復(fù)。這項研究使用3D打印技術(shù)修復(fù)受傷的海綿體，并有望在臨床前和臨床應(yīng)用中實現(xiàn)有效的海綿體修復(fù)。

關(guān)于海綿組織的修復(fù)

海綿組織是陰莖的重要組成部分。具有完整海綿竇結(jié)構(gòu)的健康海綿組織是維持陰莖正常勃起功能和泌尿功能的先決條件。作為終末器官，海綿體不能通過再生來修復(fù)。由于各種解剖學(xué)，美學(xué)和功能方面的挑戰(zhàn)，修復(fù)受傷的海綿體一直很困難。因此，迫切需要探索用于海綿體重建的有效再生療法。

文章來源： iNature