人胚胎干细胞（hESC）最早由美国Thomson JA等人于1998年分离获得并建系，这一发现成为干细胞研究史上的里程碑。随后，美国、以色列、澳大利亚、日本、新加坡等国相继从体外受精卵分离获得人胚胎干细胞系，并诱导其向多种细胞分化，成为科学前沿热点。血管组织工程学作为新兴学科，急需解决种子细胞来源问题。hESC的建立和深入研究证实，其在体外可被定向诱导分化为血管内皮细胞，进而形成血管，且不存在来源短缺及异种排斥问题。美国、以色列、日本等国率先开展了相关研究。

（一）美国

2002年，麻省理工学院的Levenberg S等人研究了人胚胎干细胞分化为内皮细胞及形成血管状结构的过程。他们采用血小板内皮细胞粘附分子-1（PECAM1）抗体分离人胚胎干细胞衍生的内皮细胞，并研究其体外和体内特性。分离的PECAM1+细胞在培养基中生长，表现出与血管内皮相似的特性，表达与人脐静脉内皮细胞相似的内皮细胞标志，高代谢乙酰化低密度脂蛋白，在Matrigel上培养后能形成管状结构。移植到SCID小鼠体内后，这些细胞形成包含鼠血细胞的微血管。这些细胞的应用潜能包括组织工程化血管和心肌再生等[1]。

2002年，威斯康星校友研究基金会申请专利US2003166273，揭示了诱导灵长类胚胎干细胞分化为相对均一内皮细胞群的方法。该ES细胞衍生的内皮细胞具有内皮细胞的形态学和表面标记特征，移植到体内后能诱导和参与血管形成。方法包括：(a)在含血管内皮细胞生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子和表皮生长因子的培养基中培养胚胎干细胞；(b)传代培养具有内皮细胞形态的细胞[2]。该专利已进入中国，申请号CN02821970.8。

2003年，Levenberg Shulamit等人发明专利US2004009589，从人胚胎干细胞体外生成胚胎内皮细胞群落，这些细胞生成PECAM1并能生成血管，可与细胞载体基质结合或直接注射到组织部位[3]。

（二）以色列

2003年，以色列技术研究院的Nir SG等人认为，人胚胎干细胞分化的心肌细胞和血管细胞可作为治疗心肌梗死和晚期心力衰竭的潜在工具[4]。

2002年，Schwartz Yitzhack发明专利US2003113303，揭示在哺乳动物组织内诱导血管生长的方法，包括将迁移刺激物释放到目标组织区域，引入人胚胎干细胞使其自导引到达目标区域，影响血管生长[5]。

2005年，Rambam医学中心通过大规模基因筛选研究了人类拟胚体发育四周期间的基因表达变化，发现两个主要基因簇：下调基因如POU5、NANOG、TDGF1、LIN28、CD24、TERF1、LEFTB；上调基因如TWIST、WNT5A、WT1、AFP、ALB、NCAM1。参与血管形成的基因包括VEGFA、VEGFC、FIGF、ANG1、ANG2、TGFβ3、PDGFB及其受体FLT1、FLT4、PDGFRB、TGFβR2、TGFβR3，以及标记物CD34、VCAM1、PECAM1、VE-CAD和转录因子TAL1、GATA2、GATA3。大量数据证实，参与血管形成的许多基因在hESC分化期间被激活[6]。

（三）日本

2004年，京都大学前沿医学科学院的Yamashita JK建立了一种结合二维培养和流式细胞术的胚胎干细胞分化系统，以表达血管内皮生长因子受体-2（Flk1）的细胞为共同前体，系统诱导内皮细胞、壁细胞和血细胞。从灵长类胚胎干细胞诱导血管细胞揭示了灵长类特有的血管形成机制，认为胚胎干细胞在血管领域的基础和临床研究中至关重要[7]。

2004年，日本文部科学省批准京都大学中尾一和教授使用国产人体胚胎干细胞生成血管的计划[8]。

（四）国内

国内相关研究起步较晚。2005年，中南大学生殖与干细胞工程研究所采用基质细胞条件培养基联合细胞因子的培养体系，诱导hESC向造血细胞及内皮细胞分化。方法：将hESC去饲养层形成拟胚体（EB）培养3天后消化，采用基质细胞条件培养基联合细胞因子诱导8天，再种植到半固体培养基中培养7-14天。检测结果显示：半固体培养基中出现细胞集落，部分贴壁细胞形成内皮细胞样集落，Ⅷ因子、KDR、UEA检测阳性；诱导细胞表达flk-1、BMI-1、scl等基因；流式细胞术检测显示flk-1阳性细胞率为9.8%，CD34阳性细胞率为16.8%。结论：该体系可诱导hESC向造血细胞及内皮细胞分化[9]。

参考文献

[1] Levenberg S, Golub JS, Amit M, et al. Endothelial cells derived from human embryonic stem cells. Proc Natl Acad Sci USA, 2002, 99(7): 4391-4396.

[2] Endothelial cells derived from primate embryonic stem cells. US2003166273.

[3] Endothelial cells derived from human embryonic stem cells. US2004009589.

[4] Nir SG, David R, Zaruba M, et al. Human embryonic stem cells for cardiovascular repair. Cardiovasc Res, 2003, 58(2): 313-323.

[5] Homing of embryonic stem cells to a target zone in tissue using active therapeutics or substances. US2003113303.

[6] Gerecht-Nir S, Dazard JE, Golan-Mashiach M, et al. Vascular gene expression and phenotypic correlation during differentiation of human embryonic stem cells. Dev Dyn, 2005, 232(2): 487-497.

[7] Yamashita JK. Differentiation and diversification of vascular cells from embryonic stem cells. Int J Hematol, 2004, 80(1): 1-6.

[8] 陈桦. 日本已批准国产人体胚胎干细胞生成血管计划. 生理通讯, 2004, 23(4): 99.

[9] 王建, 赵惠萍, 谢常青. 类胚胎干细胞向造血细胞和内皮细胞诱导分化的初步研究. 中国实验血液学杂志, 2005, 13(2): 222-228.