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Functional angiogenesis requires microenvironmental cues balancing endothelial cell migration and proliferation.
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2020-02-26 , DOI: 10.1039/c9lc01170f William Y Wang 1 , Daphne Lin 1 , Evan H Jarman 1 , William J Polacheck 2 , Brendon M Baker 1
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2020-02-26 , DOI: 10.1039/c9lc01170f William Y Wang 1 , Daphne Lin 1 , Evan H Jarman 1 , William J Polacheck 2 , Brendon M Baker 1
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Angiogenesis is a complex morphogenetic process that involves intimate interactions between multicellular endothelial structures and their extracellular milieu. In vitro models of angiogenesis can aid in reducing the complexity of the in vivo microenvironment and provide mechanistic insight into how soluble and physical extracellular matrix cues regulate this process. To investigate how microenvironmental cues regulate angiogenesis and the function of resulting microvasculature, we multiplexed an established angiogenesis-on-a-chip platform that affords higher throughput investigation of 3D endothelial cell sprouting emanating from a parent vessel through defined biochemical gradients and extracellular matrix. We found that two fundamental endothelial cell functions, migration and proliferation, dictate endothelial cell invasion as single cells vs. multicellular sprouts. Microenvironmental cues that elicit excessive migration speed incommensurate with proliferation resulted in microvasculature with poor barrier function and an inability to transport fluid across the microvascular bed. Restoring the balance between migration speed and proliferation rate rescued multicellular sprout invasion, providing a new framework for the design of pro-angiogenic biomaterials that guide functional microvasculature formation for regenerative therapies.
中文翻译：
功能性血管生成需要平衡内皮细胞迁移和增殖的微环境线索。
血管生成是一个复杂的形态发生过程，涉及多细胞内皮结构与其细胞外环境之间的密切相互作用。血管生成的体外模型可以帮助降低体内微环境的复杂性，并提供可溶性和物理细胞外基质信号如何调节这一过程的机制见解。为了研究微环境因素如何调节血管生成以及由此产生的微脉管系统的功能，我们多重使用了一个已建立的芯片上血管生成平台，该平台可以通过定义的生化梯度和细胞外基质对来自母体血管的 3D 内皮细胞发芽进行更高的通量研究。我们发现，两种基本的内皮细胞功能（迁移和增殖）决定了内皮细胞作为单细胞与多细胞芽的侵袭。引起与增殖不相称的过度迁移速度的微环境因素导致微血管屏障功能较差并且无法跨微血管床输送液体。恢复迁移速度和增殖率之间的平衡可以挽救多细胞芽的侵袭，为设计促血管生成生物材料提供新的框架，指导再生治疗的功能性微血管形成。
更新日期：2020-03-19
中文翻译：
功能性血管生成需要平衡内皮细胞迁移和增殖的微环境线索。
血管生成是一个复杂的形态发生过程，涉及多细胞内皮结构与其细胞外环境之间的密切相互作用。血管生成的体外模型可以帮助降低体内微环境的复杂性，并提供可溶性和物理细胞外基质信号如何调节这一过程的机制见解。为了研究微环境因素如何调节血管生成以及由此产生的微脉管系统的功能，我们多重使用了一个已建立的芯片上血管生成平台，该平台可以通过定义的生化梯度和细胞外基质对来自母体血管的 3D 内皮细胞发芽进行更高的通量研究。我们发现，两种基本的内皮细胞功能（迁移和增殖）决定了内皮细胞作为单细胞与多细胞芽的侵袭。引起与增殖不相称的过度迁移速度的微环境因素导致微血管屏障功能较差并且无法跨微血管床输送液体。恢复迁移速度和增殖率之间的平衡可以挽救多细胞芽的侵袭，为设计促血管生成生物材料提供新的框架，指导再生治疗的功能性微血管形成。
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