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Circulation:科学家有望利用干细胞衍生的心肌细胞来修复受损的心脏!

来源:本站原创 2019-08-11 22:23

2019年8月11日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登在国际杂志Circulation上的研究报告中,来自阿拉巴马大学伯明翰分校的科学家们通过研究开发了一种新方法,其或能利用干细胞衍生的心肌细胞来改善心脏病的修复;心脏病发作后会引发部分肌肉壁死亡,从而就会使心脏无法再生,死亡的组织会压迫周围的肌肉导致患者出现致命性的心脏扩张。

图片来源:CC0 Public Domain

生物医学工程师认为,通过利用多能干细胞在体外培养心肌细胞,随后将这些心肌细胞或这些细胞制成的“贴片”置于死亡的心脏组织位点,就能够有效修复衰竭的心脏,基于这种方法的实验和临床试验证据也能够改善心脏左心室的泵送能力。然而,通过移植细胞来改善心脏的供血以及心脏的功能或许取决于这些细胞的质量,研究人员面临的一大挑战就是这些细胞的移植率较低。

这项研究中,研究人员开发了一种新方法来改善所移植细胞的质量,他们表示,在心脏病小鼠模型中进行试验后发现,注射的干细胞衍生的心肌细胞的移植率提高了一倍,这种新方法能够在异质群体中选择功能完整且DNA完整的细胞,从而使其能够适应临床状况,更好地重建缺血的心肌组织并改善衰竭心脏的功能表现。心脏细胞的移植需要数百万的干细胞或其衍生细胞,在加速状况下的细胞繁殖是获取大量细胞的常用手段,但加速生长也会造成培养的压力,包括致死性的DNA损伤,这些DNA损伤的细胞或许无法适用于细胞移植。

研究者表示,他们能够激活诱导多能干细胞中的转录因子p53从而选择性地诱导程序性细胞死亡(细胞凋亡)发生,尤其是DNA损伤的细胞,同时还会保留DNA未发生损伤的细胞;研究者利用MDM2抑制剂(Nutlin-3a)能够激活p53的表达,当进行Nutlin-3a疗法后,死亡的细胞就会从培养液中被洗掉,剩下的DNA未受到损伤的细胞则会正常生长并分化为心肌细胞;随后研究者将90万个衍生的心肌细胞注射到了心脏病小鼠模型心脏左心室的边界区域,四周后,研究者发现,接受DNA未发生损伤的心肌细胞的心脏中植入率发生了明显提高(大约14%),而对照衍生的心肌细胞的植入率则约为7%。

研究者Kannappan表示,这项研究中我们首次发现,在诱导多能干细胞培养液中通过激活p53就能够有效选择DNA未发生损伤的诱导多能干细胞,而且这些DNA未发生损伤的心肌细胞还能够增强心脏移植的潜力。此前研究结果表明,DNA损伤的衰老细胞并不会经历细胞死亡,相反其会停留在组织内部,并伴随功能的改变,从而改变组织的微环境促进其它细胞老化,这或许是DNA未受损伤的心肌细胞拥有移植优势的一种解释。

研究者指出,这种移除DNA损伤细胞的方法具有广泛的应用价值;这种新方法能够利用小分子来选择DNA损伤的细胞,尽管研究者需要优化和评估其它选择性条件,但这种方法能用于任何类型的干细胞,而治疗多种疾病的干细胞疗法或许也会因为采用这种新方法而获益,包括神经变性疾病、大脑和脊髓损伤等。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Ramaswamy Kannappan,James F. Turner,Jessica M. Miller, et al. Functionally Competent DNA Damage-Free Induced Pluripotent Stem Cell–Derived Cardiomyocytes for Myocardial Repair, Circulation (2019). DOI:10.1161/CIRCULATIONAHA.119.040881

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