人體細胞做「創可貼」,心臟病人的新希望

手指破了,創可貼是最佳保護。而心臟病發作時,梗死的區域比傷口更脆弱,醫生也很想找塊補丁,把梗死的區域蓋住,從而免於病人心臟進一步大面積梗死。這正應了那句俗話:

人体细胞做「创可贴」,心脏病人的新希望

人心都是肉長的——心臟的損傷,我們能不能用肉來修補?

最近,阿拉巴馬大學伯明翰分校(UAB)的科學家用人的心肌做成的貼片,製作方法很“搖擺”——真的要在實驗室裡搖擺一星期。最後把製成的貼片首次在大型動物(豬)上測試,發現能顯著改善心肌梗死動物的心臟功能恢復。

人體細胞做「創可貼」,心臟病人的新希望

神設計成就神補丁

阿拉巴馬大學伯明翰分校的張建一(Jianyi Zhang 教授和同事們採用的新設計方法制作的“補丁”,每個貼片都包含著3種細胞的最炫混搭風——


400萬個心肌細胞 +

200萬個內皮細胞 +

幫心肌細胞在微環境中存活併發揮功能

200萬個平滑肌細胞

用來搭建血管

這三種細胞都是從人類心臟譜系的多能幹細胞(hiPSC)分化誘導而來,然後把它們鋪在三維立體的纖維蛋白基質中培養,並連續搖晃一個星期。一天後,細胞們已經跳在了一處,擁有了共同節律。

科學家發現,與單一細胞層、靜態培養相比,把三種細胞混搭,再保持搖晃,最後得到的細胞更加成熟,心肌生理功能和收縮力更強,與天然的心肌組織非常相似。

對實驗動物(豬)移植後4周,移植率相對較高,為10.9%,並且移植物確實帶來心臟功能的恢復和改善。

人體細胞做「創可貼」,心臟病人的新希望

可貴的保護機制

為什麼這種新的“心臟創可貼”這麼贊?研究人員發現,從這種貼片會釋放出的一些叫做外泌體的迷之小泡,攜帶著蛋白質和RNA從一個細胞走向另一些細胞,作為細胞間信號傳導的途徑,其機制尚不可名狀。在組織培養實驗中,研究人員發現,從心肌貼片釋放的外泌體似乎可以保護心肌細胞的存活。

此外,這些“創可貼”似乎能夠避免或逆轉與心臟梗塞區域交界處的心肌組織的肌節(心肌細胞肌原纖維的收縮單位)中的蛋白質發生有害的磷酸化改變,改善心臟病發作後的收縮功能。

2017年,張教授與團隊就發表了在模型小鼠上試驗了以hiPSCs鋪在3D打印的纖維支架上並誘導分化培養得到的心肌貼片的論文,顯示出該方法明顯提高了移植成功率。而這次,他們首次將這一技術用於大型動物——與人心臟結構與大小更加類似的豬心上。研究的詳情已發表在近期的《循環》(circulation)雜誌。共同作者還包括來自威斯康星大學麥迪遜分校以及中國浙江大學的研究者。

人體細胞做「創可貼」,心臟病人的新希望

編譯:L10

校審:郭穎

審核:老愚頭


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