全球首次,新技术为干细胞导航,准确“安家”受损心脏组织

2019-08-30

正文

7月初,美国科学日报(sciencedaily)报道了一项突破性研究:这项研究被称为世界首次,科学家们首次在干细胞的表面涂上一层黏附素,这些黏附素就会将干细胞导航至心脏,修复和再生心脏细胞。有研究者称这一研究可能从根本上改善心血管疾病的治疗。



7月初,美国科学日报(sciencedaily)报道了一项突破性研究:这项研究被称为世界首次,科学家们首次在干细胞的表面涂上一层黏附素,这些黏附素就会将干细胞导航至心脏,修复和再生心脏细胞。有研究者称这一研究可能从根本上改善心血管疾病的治疗。


sciencedaily官网截图


心血管病已成为我国重大的公共卫生问题。


前不久(2019年6月)《柳叶刀》杂志发表了由中国疾病预防控制中心主导完成的2017年中国疾病负担研究。


该研究指出,2017年导致我国居民早死的前五个死亡原因全部是慢性病,其中缺血性心脏病位居第二位点击链接了解更多心脏病相关信息☞全美最好的心脏医院名医解答冠心病在美国怎么治,第一位为脑卒中,这两种疾病所造成的居民疾病负担占比最大。而三十年前(上世纪90年代),我国疾病负担最大的还是下呼吸道感染和新生儿疾病。


图片来自lancet


同样,在2019年3月《中国循环杂志》上发表的《中国心血管病报告_2018》指出:中国心血管病患病率及死亡率仍处于上升阶段。推算我国心血管病现患人数 2.9 亿,其中冠心病 1100 万,心力衰竭 450 万,先天性心脏病 200 万。心血管病死亡率居首位,高于肿瘤及其他疾病,占居民疾病死亡构成的 40% 以上。


图片来自中国循环杂志



干细胞疗法在心脏疾病领域的应用


干细胞疗法应用范围广泛,心脏疾病也不例外。在临床实验官网(clinicaltrials.gov)上输入关键词“heart diseases”和“stem cell”进行搜索,得到355个临床实验,112个临床实验来自美国。355个临床试验中52个临床实验正在招募中。


图片来自临床实验官网


图片来自临床实验官网


干细胞疗法应用于心脏疾病治疗领域取得了多次重大突破。


2012年

Lancet:世界首次利用干细胞治疗再生出健康心肌


来自美国哈佛医学院及Cedars-Sinai心脏研究所的临床试验结果表明,给病人注入他们自己的心脏来源细胞有助于受损心脏再生出健康心肌。在接受干细胞治疗一年后,接受细胞治疗的病人心脏中疤痕大小减少24%到12%不等(平均下降率约50%)。而没接受干细胞治疗的对照组病人心脏中疤痕大小没有减小。



2014

Biomaterials:新技术攻克心脏干细胞疗法的一大困难


当进行细胞移植后,细胞保留永远是有问题的,特别是对于心脏修复来说是特别困难的,因为心脏泵可以将移植细胞“冲洗”出器官,那么移植的细胞要么消失,要么会在其他器官中死亡。


研究人员一直试图解决保留心脏干细胞的问题,让这些细胞在它们应该呆的地方,呆足够长的时间,并让它们“安顿”下来,开始工作。在2010年,研究表明,将铁纳米颗粒附加在心脏干细胞上,并使用磁场,有可能将这些移植细胞保持在应该呆的地方。


2016年

Nature:利用实验室培养的干细胞再生猴子心脏


在一项新的研究中,日本研究人员在实现器官再生中取得重要进展:利用猴子皮肤细胞产生的干细胞让5只患病的猕猴受损的心脏再生。这一实验有助实现提供一种巨大的无争议的再生细胞来源以便将这些细胞移植到心脏病患者体内来治疗这些患者的目标。这将会缓解从胚胎中或者从移植受者本身收集干细胞的需求。


2017年

JAHA:干细胞“补丁”或有望成功治疗心力衰竭


国际杂志JAHA刊登了来自日本的科学家的研究发现:利用患者自身的肌肉干细胞来修复损伤的心脏或许能够改善患者心力衰竭的症状。研究者利用来自心力衰竭患者自身大腿肌肉的细胞制造出了新型的“补丁”(patches),随后他们将这些补丁粘贴到了患者受损心脏的表面;27名患者在受损心脏贴上补丁后1年,其在运动能力和心脏功能方面都得到了明显的改善。




此次研究突破性在哪里?


而2019年由英国布里斯托尔大学(University of Bristol)研究人员牵头,发表在《化学科学》(Chemical Science)杂志上的这项干细胞治疗心脏病的研究为什么可以称为世界首次?它有何重要性呢?


心肌依靠稳定的富含氧气的血流来滋养和维持血液的循环。心脏病发作时,动脉阻塞会阻断血液流动。没有血液,受堵塞影响动脉供血的心脏区域就会开始死亡,并在该区域形成疤痕组织。随着时间的推移,这种损伤会导致心力衰竭,尤其是在一次又一次心脏病发作之后。


正如前研究所述,干细胞治疗心脏病面临最大的挑战就是解决干细胞在心脏组织中的停留问题。心脏的高血流量加上循环细胞接触到的各种“血液汇流”,意味着大多数干细胞最终会进入肺和脾脏,无法停留在心脏。


然而,布里斯托尔细胞和分子医学学院的研究人员发现了一种克服这一问题的方法,即用一种特殊的蛋白质修饰干细胞,使它们“安家”于心脏组织。


该研究的主要作者、生物材料副教授细胞疗法技术公司CytoSeek的创始人、因在构建和研究用于再生工程的新型合成生物分子系统方面的开创性研究而闻名的Dr. Adam Perriman解释道:“将再生细胞疗法用于某患者心脏病发作后,细胞很少去我们想让它们去的地方。我们的目标是利用这项技术来重新设计细胞的膜,这样当它们被注射时,它们就会朝着我们选择的特定组织去。”


Dr. Adam Perriman


“我们知道,一些细菌细胞具有某些特性,使它们能够检测并‘定位’到患病组织。例如,口腔中发现的细菌有时会导致链球菌性咽喉炎。如果它进入血液,就会“回到”心脏受损组织,导致感染性心内膜炎。我们的目标是复制细菌细胞的归巢能力,并将其应用于干细胞。”


研究小组通过观察细菌细胞如何利用一种叫做粘附素的蛋白质来“安家”于心脏组织,从而开发了这项技术。


利用这一理论,研究人员制造出一种人工细胞膜结合的黏附素,这种黏附素可以“涂”在干细胞的表面。在动物模型中,研究小组能够证明,这种新的细胞修饰技术是通过将干细胞导入老鼠的心脏来实现的。


Dr. Perriman补充说:“我们的研究结果表明,感染性细菌的心脏归巢特性可以转移到人类干细胞上。值得注意的是,我们在小鼠模型中显示,设计黏附蛋白自发地插入到干细胞的质膜中,没有细胞毒性,然后在移植后将修改后的细胞导向心脏。据我们所知,这是感染性细菌的靶向性首次转移到哺乳动物细胞上。”


有研究者称这一研究可能从根本上改善心血管疾病的治疗。而这项新技术为全球2亿多患者带来了巨大的潜力。而这一研究也为其他疾病干细胞疗法提供参考,促进干细胞疗法更广阔的的应用,造福更多患者。


相关链接:

1.https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190703121425.htm

2.https://www.health.harvard.edu/heart-health/repairing-the-heart-with-stem-cells 

3.http://chinacirculation.org/Magazine/Show/135861

4.https://www.clinicaltrials.gov/



   

      

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