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Nat Commun:利用干细胞治疗心肌梗塞有戏!新型双干细胞疗法促进心脏再生

来源:本站原创 2019-08-19 18:58

2019年8月19日讯/生物谷BIOON/---作为由严重心血管疾病引起的医疗紧急事故,心肌梗塞(MI)对心脏造成永久性的危及生命的损伤。在一项新的研究中,来自中国香港城市大学和韩国天主教大学等研究机构的研究人员开发出一种双管齐下的方法:利用两种类型的干细胞同时再生心肌细胞和心脏血管系统。这一发现为开发出一种修复发生心肌梗塞的心脏(下称MI心脏)的疗法提供了希望,而且一旦开发成功,这种疗法有望作为对重症患者进行现有的复杂且危险的心脏移植的替代方案。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Dual stem cell therapy synergistically improves cardiac function and vascular regeneration following myocardial infarction”。
图片来自Nature Communications, 2019, doi:10.1038/s41467-019-11091-2。

心肌梗塞是一种由心肌的冠状动脉供血不足引起的致命疾病。它导致心肌细胞(CM)的永久性损失和瘢痕组织形成,从而引起心脏功能的不可逆破坏,甚至心力衰竭。针对严重心肌梗死和晚期心力衰竭的治疗选择是有限的,心脏移植是最后的选择。但是,它风险很大,成本高,并且受限于合适的供者。因此,基于干细胞的疗法已成为一种有前途的治疗选择。

香港城市大学生物医学科学系干细胞生物学家Ban Kiwon博士一直致力于开发新型的基于干细胞的心脏再生疗法。他解释道,“心脏是一种由心肌和血管组成的器官,在那里,血管是向心肌供应氧气和能量所必不可少的。鉴于心肌梗塞发生后,心肌和心脏血管系统都会受到严重损伤,因此治疗策略应当侧重于同时对这两者进行综合修复。但是,在此之前,这些策略仅专注于修复其中的一种。

基于此,Ban博士及其合作者开发了一种双管齐下的方法。它旨在通过利用两种主要的干细胞类型---人骨髓间充质干细胞(hMSC)和源自人诱导性多能干细胞的心肌细胞(hipsC-CM),同时让心肌和心脏血管系统再生。

在这项新的研究中,之所以使用hMSC是因为它们具有突出的旁分泌活性,可分泌良好的蛋白来促进血管再生和内皮细胞存活;之所以使用hipsC-CM是因为它们与人原代心肌细胞在心脏特异性基因、结构蛋白和离子通道的表达方面,更重要的是在自发性收缩方面,具有相似性。

首次研究两种不同的干细胞对心脏修复的影响

虽然之前的多项研究分别描述了hiPSC-CM或hMSC对心肌梗塞的有益作用,但是这是同时探究这两种不同干细胞在心脏修复中的作用的第一项研究。这些研究人员采用了一种双管齐下的方法:hMSC和hiPSC-CM通过两种不同的途径加以递送。将hipsC-CM直接心肌内注射到大鼠心脏的边缘区域,而将装载hMSC的补片植入在梗塞区域的顶部上,就像绷带那样。

这些结果显示,这种双管齐下的方法导致MI心脏中的心脏功能的显著改善和血管形成的增强。植入的装载hMSC的补片不仅提供了如预期的那样增强血管再生的微环境,而且还改善了hipsC-CM的停留,最终增强了心脏功能并恢复了受损的心肌。

此外,组织学分析结果表明,装载hMSC的补片的植入促进了注射的hiPSC-CM的功能成熟。它们在细胞变得更加细长和具有矩形的形状,组装起来似乎更有条理,这是成熟的成体心肌细胞的典型形态特征。心肌内注射的hipsC-CM的功能成熟尤为重要。这是因为它可以降低心律失常的潜在风险,其中心律失常意味着心脏不规则收缩,这是心脏性猝死的一个主要原因。

心脏再生及其他方面的应用潜力

Ban博士说,“我们相信这种新型的双管齐下的方法能够潜在地为心脏再生领域提供转化益处和临床益处。基于相同的原理,这种治疗方案也可能适用于修复其他器官,包括大脑、肝脏和胰腺,在那里,多种类型的干细胞是共存的。”这些研究人员如今正在大型动物模型(比如猪)中开展后续研究。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Soon-Jung Park et al. Dual stem cell therapy synergistically improves cardiac function and vascular regeneration following myocardial infarction. Nature Communications, 2019, doi:10.1038/s41467-019-11091-2.

2.Novel dual stem cell therapy improving cardiac regeneration
https://medicalxpress.com/news/2019-08-dual-stem-cell-therapy-cardiac.html
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