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Science子刊:临床前研究表明外泌体治疗可改善心脏病发作后的康复

来源:本站原创 2020-10-07 12:25

2020年10月7日讯/生物谷BIOON/---科学界早就知道,通过注射心肌细胞、内皮细胞和平滑肌细胞的混合物,可以改善实验性心脏病发作后的恢复情况,然而由于移植和保留效果不佳,治疗效果是有限的,而且人们担心潜在的肿瘤发生和心律失常。

如今,在一项在猪身上开展的新研究中,来自美国阿拉巴马大学伯明翰分校、中国同济大学医学院和法国巴黎大学的研究人员发现利用由人诱导性多能干细胞(hiPSC)产生的心肌细胞、内皮细胞和平滑肌细胞的混合物天然分泌的外泌体(exosome)实现的再生效益相当于注射由hiPSC产生的心脏细胞(hiPSC-CC)。相关研究结果近期发表在Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“Exosomes secreted by hipsC-derived cardiac cells improve recovery from myocardial infarction in swine”。
图片来自Science Translational Medicine, 2020, doi:10.1126/scitranslmed.aay1318。

外泌体是膜包围的胞外囊泡,含有生物活性蛋白、RNA和microRNA。外泌体参与细胞与细胞之间的交流是众所周知的,它们作为潜在的临床治疗方法被积极研究。

论文通讯作者Ling Gao博士和Jianyi "Jay" Zhang博士说,“hiPSC-CC分泌的外泌体(下称hiPSC-CC外泌体)是无细胞的,因此它们可能让医生能够利用hiPSC-CC的心脏保护和修复特性,同时避免与致瘤风险、细胞储存、运输和免疫排斥相关的复杂性。基于此,hipsC-CC外泌体改善了心肌恢复,同时也不会增加心律失常并发症的频率,从而可能为心肌损伤提供了一种细胞治疗选择。”

有必要在大型动物中开展研究以确定、表征和量化对潜在治疗的反应。在这项研究之前,hipsC-CC外泌体用于心脏治疗的可行性只在小鼠模型和体外研究工作中得到了证明。

在实验中,给因实验性心脏病发作而导致心肌受损的幼年猪注射以下三种物质中的一种:1)由hipsC产生的心肌细胞、内皮细胞和平滑肌细胞的混合物;2)从这三种细胞类型中提取的外泌体;3)来自这三种细胞类型的均质化片段。

这些研究人员在对猪的研究中取得两个主要发现。首先,他们发现相比于未接种任何注射的猪,接受hiPSC-CC、来自hiPSC-CC的均质化片段或hiPSC-CC外泌体注射的猪在左心室功能、梗死大小、壁应力、心脏肥大、细胞凋亡和血管生成方面的测量结果取得类似的显著改善。其次,他们发现hipsC-CC外泌体治疗并没有增加心律失常的频率。

在利用体外培养的细胞或主动脉环(aortic ring)开展的实验中,这些研究人员发现hiPSC-CC外泌体可促进体外培养的内皮细胞和分离的主动脉环中的血管生长。此外,hiPSC-CC外泌体通过减少称为细胞凋亡的程序性细胞死亡和维持细胞内钙平衡,保护体外培养的由hiPSC产生的心肌细胞(下称hiPSC心肌细胞)免受无血清低氧培养基的细胞毒性作用,这对心脏传导性有直接的有益影响。hipsC-CC外泌体还增加了细胞ATP的含量,这是有益的,原因在于细胞ATP代谢的不足被认为是导致左心室肥大和心力衰竭患者心脏功能逐渐下降的原因。

这些研究人员还发现,这些体外有益作用中的一些也可以由hipsC-CC外泌体中发现的15种最丰富的microRNA的合成模拟物所介导。他们指出,对microRNA在临床应用中的潜在作用的认识还远未完成。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Ling Gao et al. Exosomes secreted by hiPSC-derived cardiac cells improve recovery from myocardial infarction in swine. Science Translational Medicine, 2020, doi:10.1126/scitranslmed.aay1318.

2.Exosome treatment improves recovery from heart attacks in a preclinical study
https://medicalxpress.com/news/2020-09-exosome-treatment-recovery-heart-preclinical.html


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