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医疗技术

全新心肌贴片成效初显

来源:环球医学编写    时间:2018年01月11日    点击数:    5星

有史以来第一次,科学家在大型动物心脏病模型上测试了实验室中创造的大的人类心肌贴片。此临床相关方法显示,贴片显著改善了心脏病损伤的恢复。

结果离治疗人类心脏病的目标更近一步——通过在死亡的心肌区域缝合心肌贴片,降低通常导致心衰的病理。

研究由Jianyi "Jay" Zhang博士牵头。他是伯明翰阿拉巴马大学(UAB)生物医学工程系主任。这个系是UAB医学院和UAB工程学院的联合系。

每个贴片1.57 X 0.79英寸大小,几乎和一枚硬币一样厚。Zhang和同事发现,将两个贴片移植到猪心脏的梗死区域上,显著改善心脏左心室的功能。贴片也显著减少梗死大小(死亡的心肌区域)、心肌壁压力和心肌扩张,也显著减少死亡的心肌周围瘢痕区域的细胞凋亡或程序性细胞死亡。此外,贴片不引发心律不齐(一些过去的生物医学工程方法治疗心脏病的严重并发症)。

贴片成功的关键是如何设计制造。

每个贴片是3种细胞类型的混合——400万心肌细胞、200万内皮细胞(已知可帮助心肌细胞在微环境中存活和起作用)和200万平滑肌细胞。3种细胞类型从心脏、人类诱导的多能干细胞或hiPSCs分化而来,而非使用从皮肤细胞或其他细胞类型产生的hiPSCs。

每个贴片在3D纤维蛋白模型中生长,来回摇动1周。1天后细胞开始节拍同步。

与未动态摇动的细胞单层制造的贴片相比,3种细胞类型混合且动态摇动产生了更成熟的心肌细胞,具有更优的心肌生理功能和收缩力。贴片的生理和收缩特性像心肌组织。

过去试图使用hiPSCs治疗心脏病动物模型——使用细胞注射或细胞生长得到非常薄的膜。结果显示存活率非常低,或被hiPSCs移植。当前研究的抑制率相对高——移植4周后10.9%,且移植改善了心脏恢复。

贴片的部分有益影响或许在于贴片中的细胞释放的外来体。这些携带来自不同细胞的蛋白和RNA的外来体,是尚未完全明白的常见细胞间信号方法。在组织培养实验中,研究者发现,大的心肌贴片释放的外来体或保护心肌细胞的生存。

此外,贴片或预防或逆转心脏梗死区域边缘的心肌组织的肌节中,蛋白磷酸化的有害变化。

研究题为《Large Cardiac-Muscle Patches Engineered from Human Induced-Pluripotent Stem-Cell-Derived Cardiac Cells Improve Recovery from Myocardial Infarction in Swine》,近日发表在《Circulation》。


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