编辑推荐：
【研究推荐】为明确人类血管内皮干细胞（ECSCs）是否存在及 CD157?细胞的血管生成潜力，研究人员利用人诱导多能干细胞（iPSCs）分化为血管内皮细胞，发现 CD157 表达在分化第 14 天达峰值，且 CD157?细胞血管生成能力显著更强。该研究为血管再生治疗提供新方向。
研究背景与意义
血管在机体氧气、营养运输及免疫细胞递送中扮演核心角色，血管内皮细胞通过分泌血管 ocrine 因子维持器官稳态与组织再生。血管生成（Angiogenesis）作为从已存血管生成新血管的过程，对伤口愈合、妊娠等至关重要。内皮干细胞（Endothelial Stem Cells, ESCs）被认为是具有自我更新和多向分化能力的特殊群体，其高增殖特性赋予强大的血管生成潜力，在缺血性疾病和器官再生中展现出巨大临床潜力。
在小鼠研究中，研究团队已发现 CD157?血管内皮细胞具有干细胞特性，可在肝血管紊乱和后肢缺血模型中持续构建血管。然而，人类是否存在类似的内皮干细胞，以及 CD157 是否可作为人类内皮干细胞的标记物，一直未明确。此外，传统使用的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）多为 CD157?且移植能力有限，而人类组织来源的内皮细胞面临伦理、成本和培养难题。因此，利用人诱导多能干细胞（iPSCs）构建血管内皮细胞分化模型，探究 CD157?细胞的功能，成为破解人类血管再生机制的关键。
日本大阪大学（The University of Osaka）的研究团队在《Inflammation and Regeneration》发表研究，通过人 iPSCs 分化体系，系统分析了 CD157?血管内皮细胞的特性，证实其高血管生成潜力，为血管再生治疗提供了新的细胞靶点和理论依据。
关键技术方法
- 细胞培养与分化：利用 MiraCell iPS 细胞向内皮细胞分化试剂盒，将人 iPSCs（UTA-SF2-2 细胞系）诱导分化为血管内皮细胞，在不同时间点（第 4、8、11、14、20、24 天）收集细胞用于后续分析。
- 分子与细胞生物学检测：通过定量逆转录 PCR（qRT-PCR）检测多能性标记（OCT3/4、SOX2）、中胚层标记（TBXT1）、内皮祖细胞标记（VEGFR2）及 CD157 的基因表达；利用流式细胞术（Flow Cytometry）和荧光免疫染色分析细胞表面抗原（CD31、CD45、CD157）的表达。
- 功能验证实验：
- 管形成实验（Tube Formation Assay）：评估 CD157?与 CD157?细胞在 Matrigel 上形成血管样结构的能力。
- 后肢缺血模型（Hind Limb Ischemia Model）：将 CD157?/?细胞移植到缺血小鼠后肢，通过激光多普勒血流成像（LDBF）和免疫荧光染色检测血管再生能力。
- 转录组分析：对分化第 11、14、24 天的细胞进行 RNA 测序（RNA-seq），筛选差异表达基因（DEGs）并进行基因本体论（GO）功能富集分析。
研究结果
1. 人 iPSCs 向血管内皮细胞的分化进程
- 形态学观察：分化第 2 天细胞呈多能干细胞样扁平集落，第 14 天出现典型内皮细胞鹅卵石样形态，第 24 天细胞体积增大，提示成熟。
- 基因表达动态：多能性标记（OCT3/4、SOX2）在分化早期（第 0、4 天）高表达，中胚层标记 TBXT1 在第 4 天显著上调，内皮祖细胞标记 VEGFR2 在第 11 天达峰值，内皮细胞标记 CD31 和 VEGFR1 分别在第 8 天和第 11 天高表达。CD157 基因在第 14 天表达量最高，随后下降，提示其与内皮细胞成熟阶段相关。
2. CD157?细胞的动态表达与干细胞特性
- 流式细胞术分析：CD157?细胞比例在第 14 天达 86.1%，第 24 天降至约 10%；CD31?/CD45?细胞群体纯度高，排除血细胞污染。
- 荧光免疫染色：第 14 天大部分细胞 CD157 阳性，第 24 天阳性细胞减少，与基因表达趋势一致。
- ABC 转运蛋白表达：CD157?细胞（第 14 天）中 ABCG2（ATP 结合盒转运蛋白）表达显著高于 CD157?细胞，提示其具有干细胞的药物外排能力。
3. CD157?细胞的血管生成能力增强
- 管形成实验：第 14 天 CD157?细胞形成的血管样结构更厚，节点、分支数和总长度均显著高于第 24 天 CD157?细胞，表明其体外血管生成能力更强。
- 体内移植实验：在小鼠后肢缺血模型中，移植第 14 天 CD157?细胞的缺血肢体血流恢复更佳，人 CD31?内皮细胞的定植率显著高于 CD157?细胞组，证实其体内血管再生能力。
4. 转录组分析揭示 CD157?细胞的分子特征
- 差异基因筛选：与 CD157?细胞相比，CD157?细胞中血管生成相关基因（如 Tie2（TEK）、APJ（APLNR）、VEGFC、NRP2）及干细胞相关基因（ENPP2、CYP1B1）显著上调。
- 功能富集分析：CD157?细胞富集 “血管形态发生”“血管生成”“细胞增殖” 等生物学过程，而 CD157?细胞相关通路活性降低，进一步支持 CD157?细胞的未分化状态和血管生成潜力。
研究结论与讨论
本研究通过人 iPSCs 分化模型证实，CD157?血管内皮细胞具有高血管生成潜力，其分子特征与小鼠内皮干细胞相似，可能作为人类血管内皮干细胞（ECSCs）的候选群体。关键发现包括：
- CD157 表达在人 iPSCs 来源的内皮细胞中呈阶段性升高，峰值出现在分化第 14 天，与血管生成能力正相关。
- CD157?细胞高表达 ABC 转运蛋白（ABCG2）和血管生成相关基因（Tie2、APJ 等），提示其干细胞特性和血管再生功能。
- 体内外实验均证实 CD157?细胞的血管生成能力显著强于 CD157?细胞，为缺血性疾病（如心肌缺血、外周动脉疾病）的细胞治疗提供了新方向。
尽管体外培养条件下 CD157?细胞的维持时间较短，可能与缺氧环境缺失或生长因子差异有关，但该研究首次在人类细胞中验证了 CD157 作为内皮干细胞标记物的潜力。未来研究需进一步探索体内微环境对 CD157?细胞干性的调控机制，并优化其分离和扩增方法，以推动临床转化。
该研究不仅拓展了对人类血管内皮细胞异质性的认识，也为血管再生医学提供了极具前景的细胞靶点，有望开启基于内皮干细胞的新型治疗策略。
