克里斯托弗休斯:在体外血管生成的研究模型（面试）
2007年4月28日
连续斯托弗休斯描述自己的文化系统的效用，研究在体外培养的血管生成。他解释说，成纤维细胞分泌的关键，但身份不明，可溶性因子，使血管内皮细胞，形成文化的船只，分公司，形成正确的流明，并接受anastamosis的重要性。
大家好，我是 Christopher Hughes 博士。我是加州大学欧文分校的教授，我的实验室致力于血管生成。我们对调节血管生成过程的基因特别感兴趣。
我们根据 Nelson 的工作优化了体外检测，在这个检测中，我们可以查看血管生成过程中发生的所有不同过程，我们在 tedex 珠子、小珠子上涂覆内皮细胞。然后我们将它们包埋在纤维蛋白凝胶中。我们提供生长因子。
在几天的时间里，内皮细胞从珠子中发芽。它们迁移、排列、增殖、形成管状、分支并形成吻合口。因此，到大约 10 天时，我们就有了一个完整的毛细管，就像文化中的网络一样。
嗯，envivo 和血管生成检测的一些问题，例如，在小鼠中进行的检测是，它很多，不是很容易纵系统。当你在动物体内发生这种事情时，很难想象，你无法真正看到血管生成。如果你想在我们的体外培养中纵系统，很容易对内皮细胞进行基因纵，打开和关闭基因，并观察其对发芽血管生成的影响。
而在整个动物中做到这一点要困难得多。你必须进行淘汰赛或淘汰赛。所以这是两个主要优势。
它很容易纵，而且很容易可视化。因此，多年来，已经开发了许多不同的体外发育不全测定法，它们都有其优点和缺点。特别是一个众所周知的基质凝胶测定，其中内皮细胞被放置在称为基质胶的细胞外基质的顶部。
问题是，内皮细胞制造出类似脐带的结构，但它们从未真正形成适当的镀铝血管。你看不到发芽，你看不到吻合。有胶原蛋白凝胶模型，这可能很好。
有很多你看不到内皮细胞的增殖。您往往不会看到吻合术。我们开发的纤维蛋白凝胶检测是基于 Nelson Kar 在 90 年代中期发表的模型。
我们现在已经大大改善了这一点，因此我们可以看到血管生成的所有阶段。我们可以观察最初的发芽和迁移。我们看到细胞增殖，我们看到管腔形成，我们开始分支，最后我们得到吻合，在体外形成一个完整的血管网络。
所以，我们相信，如果您想观察血管生成的所有这些不同阶段，这种检测确实是最好的体外系统。我们这种体外检测的另一个优点是，我们可以进行激光捕获、显微解剖，我们可以旋转培养物，使其变得非常平坦，然后使用激光捕获显微解剖显微镜。我们实际上可以取出单个细胞，特别是我们对尖端细胞感兴趣。
因此，我们将这些细胞切除，我们可以查看基因表达，特别是在尖端细胞与躯干细胞中，实际上是制造管腔的细胞。我们的假设是这两个细胞群之间会存在不同的基因表达。我们可以看看，在体内系统中几乎不可能做到这一点。
因此，我们认为这是使用这种体外检测的另一个主要优势。正如我提到的 Nelson Recon 所提到的，他们在这方面所做的早期工作使用了微血管内皮细胞。有很多想法认为，微血管内皮细胞，您希望用于此类检测的细胞，因为在体内，真正形成新血管的是微血管 EC。
我们决定尝试使用 ve.这些是人类脐静脉内皮细胞，原因有几个。其中之一是这些细胞非常容易获得。
你可以去医院，你可以从产房里拿到脐带，你可以很容易地分离细胞。而且这些细胞已经用于培养多年。他们的特征非常好。
因此，我们设置了这种检测方法并对其进行了优化，以便我们可以出于这些原因使用这些细胞。有趣的是，事实证明，这些大血管内皮细胞似乎以微血管内皮细胞和培养物的形式出现。它们丢失了大量通常由大血管 ec 表达的基因，并开始表达通常与微血管内皮细胞相关的基因。
它们完全有能力形成毛细管，就像产生管腔的新芽，使全世界看起来像文化中真正的毛细管。因此，它们易于使用，易于使用，并且它们可以执行我们希望它们执行的作。它们发芽，并制造出合适的镀铝容器。
当我们想定量这种检测时，我们真的有几种方法可以进行。我们可以查看真正的定量标准，例如新芽的数量、新芽的长度、新芽的直径、分支点的数量、吻合口的数量，但我们也可以查看定性标准。因此，我们可以看看它们是否正在形成管腔？
这实际上可能是我们最感兴趣的。在我们所做的许多分析中，他们是正确的管腔形成。这实际上更像是一种定性评估，尽管随着血管变大，人们实际上也可以测量这些管腔的直径。
所以我们在这些培养物中使用成纤维细胞。我们将磁珠嵌入纤维蛋白凝胶中，然后将成纤维细胞接种在凝胶上。成纤维细胞对于正常发芽和管腔形成绝对是必不可少的。
在没有成纤维细胞的情况下，我们会发芽。然而，内皮细胞往往不会彼此保持粘附。发生的事情是，他们彼此远离。
因此，你在这个芽上开发的任何结构都容易分崩离析。几天后，内皮细胞发生凋亡。所以看起来成纤维细胞正在制造一种对血管生成至关重要的因子，至少在这个体外系统中是这样。
我们一直非常想知道这些因素是什么。我们发现成纤维细胞会分泌一些东西到培养基中，因此我们可以从成纤维细胞中提取条件培养基，这将支持正常的发芽和管腔形成。所以我们肯定在处理一个可溶性因子。
所以很明显，我们非常想知道成纤维细胞正在产生什么，这对该系统中的血管生成非常重要。我们已经尝试了所有常见的嫌疑人，VEGF，碱性 fg F 都是，都在培养物中，添加更多并不能替代成纤维细胞。我们还尝试了血管生成素 one、TGF β、H、GF 等。
到目前为止，我们还没有找到关键因素。所以我们现在正在做的是从成纤维细胞中纯化条件培养基中的因子。因此，我们将条件培养基放在各种色谱柱、阳离子、交换、大小排除上，我们得到了其中具有活性的分数。
我们现在正在跟踪该活动，我们获取这些馏分，找出哪些是活性的，然后我们可以在凝胶上运行这些馏分，确保凝胶上只有一个相对较少的条带，然后我们可以将它们切下来并通过质谱对它们进行测序。而且，这给了我们很多有趣的日子。我们现在有相当多的候选基因，我们正在单独测试它们，看看它们是否真的是我们正在寻找的因素。
因此，我们已经测试了许多已知的血管生成因子，我们知道 veg GF 和碱性 FGF 实际上对于该测定中的正确发芽至关重要。但它们并不是故事的全部。正如我提到的，有一些衍生因素很重要，我们研究这个问题的一种方式是，我们研究了肿瘤细胞，这些细胞在体内具有高度血管生成性，它们在小鼠中产生大肿瘤，并且高度血管化。
我们观察了这些肿瘤细胞，它们表达非常高水平的 VEGF，我们已将其放入我们的培养物中。因此，我们用这些肿瘤细胞代替了成纤维细胞，它们不支持该检测中稳健的血管生成。这非常有趣。
这表明，其他人也提出了这一点，即肿瘤、S 基质（即组织中的成纤维细胞和其他支持细胞）与内皮细胞之间存在串扰。很可能肿瘤细胞会产生一些直接作用于内皮细胞的因子，但它们也会产生其他因子，这些因子刺激成纤维细胞和其他基质细胞，从而产生因子，这些因子也支持强大的血管生成。
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概述
Christopher C.W. Hughes博士介绍了一种用于体外研究血管生成的培养系统，强调了成纤维细胞在这一过程中的作用。他强调了成纤维细胞分泌一个关键的、但尚未识别的可溶性因子，使内皮细胞能够在培养中形成复杂的血管结构。
关键研究组成部分
科学领域
- 血管生成
- 细胞培养技术
- 内皮细胞生物学
背景
- 血管生成是从现有的血管形成新血管的过程。
- 成纤维细胞在支持内皮细胞功能中起着至关重要的作用。
- 了解血管生成对于开发各种疾病的治疗方法至关重要。
- 体外模型可以提供血管生成机制的洞察。
研究目的
- 优化体外血管生成研究方法。
- 调查成纤维细胞和内皮细胞之间的相互作用。
- 识别促进血管结构形成的因素。
使用的方法
- 用内皮细胞涂覆小珠。
- 将珠子嵌入纤维蛋白凝胶中。
- 提供生长因子以刺激血管生成。
- 观察培养中血管的形成。
主要结果
- 内皮细胞形成了具有适当腔室的分支血管。
- 成纤维细胞衍生的可溶性因子对血管形成至关重要。
- 培养系统允许详细观察血管生成过程。
- 获得的洞察可以为血管疾病的治疗策略提供信息。
结论
- 优化的培养系统对于研究血管生成是有效的。
- 成纤维细胞对体外内皮细胞功能至关重要。
- 需要进一步的研究来识别所涉及的可溶性因子。
常见问题
Executive Industry Relevance
Robust in vitro angiogenesis models are critical for de-risking early-stage vascular target discovery and clarifying the mechanistic basis of vessel formation. This system enables precise genetic and environmental manipulation, supporting predictive confidence in target validation and functional screening. Its ability to recapitulate all key stages of angiogenesis in a controlled setting positions it as a reusable platform for portfolio-wide vascular biology initiatives.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of angiogenic gene function through controlled genetic manipulation of endothelial cells.
- Supports mechanistic de-risking by allowing isolation and analysis of tip versus trunk endothelial cell populations.
- Facilitates functional validation of candidate targets affecting sprouting, lumen formation, and anastomosis.
Screening & Assay Development
- Provides a reproducible, quantitative system for measuring sprout number, length, diameter, and branching.
- Supports assay standardization by enabling consistent visualization and manipulation of angiogenic processes.
- Prepares validated biological systems for downstream compound screening and pathway analysis.
Translational & Preclinical Research
- Models disease-relevant angiogenic processes, supporting translational biomarker exploration.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation by mirroring in vivo vessel formation stages.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by clarifying stromal-endothelial interactions.
Pipeline & Workflow Integration
This in vitro angiogenesis model bridges early discovery, target validation, and preclinical research by enabling hypothesis testing and quantitative analysis of vessel formation.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification and biological de-risking through genetic and environmental manipulation.
- Screening: Delivers quantitative, reproducible outputs for comparing angiogenic responses across conditions.
- Analytics: Enables measurement of sprout metrics and gene expression in defined endothelial subpopulations.
- Translational Research: Aligns with disease-relevant mechanisms by modeling stromal-endothelial crosstalk.
- Enterprise Reuse: Functions as a standardized, scalable platform for vascular biology research across programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in angiogenesis research.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of vascular assays.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by clarifying target function early.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of vascular targets and pathways.
Implementation Considerations
- Requires expertise in endothelial cell culture and genetic manipulation.
- Needs access to imaging, microdissection, and quantitative analysis infrastructure.
- Demands cross-team standardization for assay reproducibility and data comparability.
- Adaptation may be needed for different endothelial or stromal cell sources.
- Identification of critical fibroblast-derived factors remains an ongoing challenge.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
1:07
Weaknesses of in vivo angiogenesis studies
1:56
Advantages of the fibrin gel/bead assay
6:30
Significance of fibroblasts
5:47
Quantifying angiogenesis in vitro
7:21
Angiogenic factors secreted by fibroblasts
4:10
Why use HUVEC (Human Umbilical Vein Endotheleial Cells)
8:57
Angiogenic factors in vivo vs in vitro
