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科学家用干细胞培养出功能性心肌组织,成果将扭转心梗患者命运!

编辑:北联生物时间:2019-09-03 浏览:23578

科学家用干细胞培养出功能性心肌组织,成果将扭转心梗患者命运!

  近30年,国人的心血管疾病、肿瘤、糖尿病与日俱增。最新数据显示,全国处于亚健康和疾病状态的患者近2.9亿。“过去因为贫困,中国被称为‘东亚病夫’。现在生活好了,却成了新‘富贵东亚病夫’。百姓一边努力摆脱贫困的压迫,一边却被富贵病所纠缠,这种生活悖论困扰着所有人。

  全球每年约有1700万人死于心血管疾病

  由干细胞制成的人体心肌“补丁”有助于修复心脏病引起心脏功能缺损,这一结论已在猪心肌梗死模型中被证实。来自伯明翰阿拉巴马大学的一个研究团队在近日的的Circulation 杂志中描述了该实验的发现。

  由阿拉巴马大学生物医学工程系主任Jianyi Jay Zhang主导的研究团队正在寻求更好的心脏病治疗方法,旨在靶向心肌组织不会自行再生的心肌组织损伤进行治疗。

  该论文的作者说,早些时候试图利用干细胞培养心脏肌肉组织,或者注射到患病区域,或者在薄膜上生长,但是迄今为止,受损肌肉存活或移植的比率非常低。所以,该研究团队开始着手建立一个三维的“补丁”,为再生新的心脏肌肉所需的细胞类型提供了三维生长环境。这些细胞包括心肌样细胞或心肌细胞、能够生成血管的内皮细胞和平滑肌细胞。所有的细胞均来源于人类诱导的多能干细胞,即所谓的成体干细胞,来源取自皮肤和其他组织。

科学家用干细胞培养出功能性心肌组织,成果将扭转心梗患者命运!

  将干细胞接种在由纤维蛋白制成的基质上,这种纤维蛋白是帮助血液凝结并形成血块以止血的纤维蛋白。为了帮助干细胞转化为心肌细胞和组织,基质在生长培养过程中连续摇动一周。

  研究人员在13只心脏病模型的猪中植入了2个干细胞衍生的心肌“补丁”。猪的器官大小和功能与人类相似。作为对照组,其他具有相似心脏损伤的猪被植入没有干细胞的纤维蛋白基质,进行无意义的手术处理或未经任何处理。研究小组通过核磁共振扫描测量心脏功能,并追踪移植到受损区域的心率、心脏节律和心肌蛋白的表达,发现外泌体可以从“补丁”中释放出来。

  外泌体是细胞分泌的微小脂质包被的膜结构,收集并分泌细胞物质。虽然外泌体最初被认为是进行废物清除和其他维护工作,但近年来研究显示外泌体还会执行其他有用的递送功能,比如携带蛋白质和遗传物质到其他细胞中。

  结果显示大约11%的“补丁”在约一个月后会完全附着于心脏损伤处,附着率很高。具有完整“补丁”的猪心脏表现出中左心室更强的功能,将血液泵送通过主动脉——机体的主要动脉。与未经处理的猪或未装“补丁”的猪相比,具有完整“补丁”的猪还表现出更少的心肌损伤、对心脏壁的压力、心脏扩大和细胞死亡。此外,心脏蛋白质的分析表明,由“补丁”释放的外泌体能够保护心肌细胞变成能够收缩的肌肉组织。

  “扑通”“扑通”……人们常常用这样词汇形容心脏的跳动,这种跳动的原因来自于心脏收缩。当人发生心梗时,心肌细胞会成批死亡,在心脏上留下白色的疤痕。这些深浅不一的疤痕处,心脏将无法正常收缩,进而产生胸闷气短等症状,更可怕的是,心梗患者五年生存率与恶性肿瘤相似。

  国际上流行两种观点。一种是“替代说”,心血管前体细胞分化为心肌细胞,补充了原有因心梗丢失的细胞。还有一种观点是“唤醒说”,心血管前体细胞分泌细胞因子营养物质,促进内源性的细胞增殖,进而减少因心梗濒临死亡的细胞。

科学家用干细胞培养出功能性心肌组织,成果将扭转心梗患者命运!

  随着细胞治疗手段促进心功能恢复的理论机制研究的逐步深入,干细胞移植治疗或可用于临床,为心肌梗死病人减少衰竭提供新的治疗方法。

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