了不得！皮肤细胞变身心脏瓣膜细胞？Bioact Mater：成功将人类皮肤细胞重编程，创造出与人体具有相容性的猪心脏瓣膜

在一项突破性的研究中，来自中国华中科技大学和美国东北大学的研究人员成功地将人类皮肤细胞重编程为心脏瓣膜细胞，并将这些细胞用于改造猪的心脏瓣膜。这项新技术既没有使用病毒作为载体，也没有先将皮肤细胞重编程为多能性干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells），可能为成功移植人体器官提供了一种新方法。

相关研究结果发表在2025年3月的Bioactive Materials期刊上，论文标题为“Engineering aortic valves via transdifferentiating fibroblasts into valvular endothelial cells without using viruses or iPS cells”。

东北大学生物工程系教授Ning Wang表示：“这一想法理论上可以应用于其他组织替代器官，因为可以诱导特定的组织/器官细胞类型，并将其播种到脱细胞动物（如猪）的组织/器官上，从而设计出功能性组织/器官。”

每年约有3万名美国人因心脏主动脉瓣失灵而死亡。目前最先进的治疗方法是使用橡胶和金属制成的生物人工瓣膜或机械瓣膜，但这些方法对仍在生长发育的患者来说存在局限性。

Wang教授解释说，猪的心脏结构与人类相似，使用猪的主动脉瓣是一种新的前沿技术，因为这种瓣膜可以随着患者的生长而生长。然而，人体对外来物并不友好，尤其是来自猪的器官或组织。人体免疫系统会排斥猪心脏瓣膜，因为该瓣膜内膜上有生物不相容的猪细胞。

重编程人类皮肤细胞

在这项研究中，研究人员利用机械环境（将培养条件的硬度与猪心脏瓣膜的硬度相匹配）和化学环境，将从捐赠者处获得的成年人类皮肤细胞直接重编程为成人心脏瓣膜细胞。这种方法有几个显著的优点：

1. 无病毒操作：研究人员没有使用病毒来操纵人类皮肤细胞的DNA。Wang教授指出，“我们知道，病毒会导致感染。即使是不太严重的病毒，也可能导致肿瘤。”

2. 直接重编程：他们也没有首先将人类皮肤细胞重编程为多能性干细胞（这可能导致肿瘤），而是直接将皮肤细胞重编程为心脏瓣膜细胞。

3. 高效过程：通常，细胞重编程的效率在0.1%到1%之间。而他们的这一过程最低效率约为10%，经过体外扩增后可产生6600万个心脏瓣膜细胞。

使猪心脏瓣膜具有生物相容性

第二项重大进展是利用这些心脏瓣膜细胞制造出与人类相容的猪心脏瓣膜。这包括用酶去除猪心脏瓣膜上的细胞，保留其结构，然后用人类心脏瓣膜细胞补充脱细胞的猪心脏瓣膜。接着，他们将含有人类心脏瓣膜细胞的猪心脏瓣膜骨架成功移植到一只免疫力低下的小鼠体内。这个移植瓣膜在小鼠体内持续了两个月，相当于人类的五年。

整个过程从细胞重编程到移植耗时仅20天。下一步是观察这种技术是否能在羊或猪等更大的动物身上发挥作用，并最终在人类身上应用。

未来展望

这项研究为未来的器官移植提供了新的希望。通过将人类皮肤细胞直接重编程为心脏瓣膜细胞，并利用这些细胞改造猪的心脏瓣膜，研究人员为解决器官排斥问题开辟了新的途径。未来，这项技术有望应用于更多类型的组织和器官，为患者带来更好的治疗选择。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Peng Tang et al. Engineering aortic valves via transdifferentiating fibroblasts into valvular endothelial cells without using viruses or iPS cells. Bioactive Materials, 2024, doi:10.1016/j.bioactmat.2024.11.018.

Researchers reprogram skin cells to create human-compatible pig heart valve
https://medicalxpress.com/news/2024-11-reprogram-skin-cells-human-compatible.html