程柯团队开发修复心脏损伤可冻存心脏补片提供新思路 研究进展 20年4月14日 转载大师 取消关注 关注 私信 心肌梗死仍是全球死亡率最高的疾病之一。即便目前的医疗手段可以大幅度降低其死亡率，但在其后发生的病理性心脏重构仍然会导致心律失常，心力衰竭，甚至死亡。在过去的研究中发现，细胞疗法是心脏再生和修复领域的一个潜在治疗手段。成体干细胞通过旁分泌的作用机制，将分泌生长因子、趋化因子等生物活性物质释放至损伤心肌组织， 通过促进心肌保护、血管新生、调节局部炎症反应及细胞外基质重塑等原理干预心脏重构，实现心脏修复效果。然而，目前的心脏细胞疗法在临床治疗中遇到了许多瓶颈，包括移植后活细胞后的致瘤性风险，诱发心率失常，免疫排斥，在心脏组织中的滞留能力欠佳，及细胞制备运输过程本身的高成本问题等。这些，诸多问题限制了细胞疗法在临床的应用性和有效性。 近日，北卡罗莱纳州立大学和北卡大学教堂山分校的程柯教授带领团队在Science Translational Medicine杂志上发表题为An off-the-shelf artificial cardiac patch improves cardiac repair after myocardial infarction in rats and pigs的封面论文（第一作者黄珂博士）。该研究通过在细胞脱离的猪心脏外基质(myoECM)中植入携带有心脏基质细胞分泌物的可降解颗粒（又名合成细胞，synCSC），设计并生产了一种 “即用型”人工心脏补片（artificial cardiac patch, “artCP”）。基于体外实验及大鼠心梗模型，猪心梗模型的实验，研究发现artCP不但克服了上述使用活细胞治疗的不足，而且因其出色的低温贮藏稳定性，提供了可延长保质期的“下架即用型”产品。 该研究先从体外测试artCP的骨架部分（myoECM）入手，证实了细胞脱离的心肌组织保留了细胞外基质的网状结构，并保持了与心脏组织相似的机械性质。下一步，研究人员利用真空过滤系统将synCSC嵌入到myoECM的网状结构内，形成终产品artCP。体外实验证明了artCP的因子释放能力，机械性能，和生物效价不受低温储存的影响。 在随后的动物试验中，研究人员在大鼠心梗区植入artCP。治疗24小时后，通过体外荧光成像比较artCP植入与synCSC直接心肌内注射的生物分布情况。结果表明artCP有效地将synCSCs保留在梗死区域内，将脱靶损失降至最低。 下面他们通过分析artCP植入后 7天和第21天的免疫排斥反应，验证了artCP的生物相容性。研究人员继续在该模型探索artCP的治疗效果。与对照组相比，接受artCP移植3周后的大鼠左心室射血分数（评价心功能的重要指标）显著提升。在心脏病理切片染色中发现，artCP移植可显著缩小瘢痕面积，并增加危险区域的存活心肌组织以及左室壁厚度。未携带synCSC的myoECM移植虽然也产生了一定的治疗效果， 但其效果不如嵌入了synCSCs的artCP。 研究者在该模型中进一步证明，冷冻保存的artCPs与新鲜制备的artCPs具有类似的治疗效力。血液分析证明artCP移植没有带来肝脏或肾脏毒性。随后，研究人员开展了一项使用猪心梗模型的短期先导性研究，以了解artCP在大型动物模型中的治疗效力及移植安全性。治疗组是在确认心梗模型成功后，在猪心梗区域植入一块直径为3.5厘米的artCP。对照组动物在心梗后未接受任何治疗。结果表明artCP治疗有效的改善了心脏功能，并没有导致肝脏及肾脏损伤。 作为新型心脏补片，artCP虽然不含任何活细胞，却可以通过其微粒及myoECM骨架的网状结构，直接向其覆盖的心梗区域缓慢释放保存在其内部的细胞因子和外泌体等活性物质，达到治疗目的。更值得关注的是，又因其出色的低温稳定性，满足了心脏补片治疗在未来的临床应用上 “下架即用” 的产品需求。artCP在有效促进心肌修复的同时，打破了长期以来限制活细胞心脏补片走向临床应用的许多安全性和稳定性壁垒，为心脏修复提供了新思路。 原文链接：https://stm.sciencemag.org/content/12/538/eaat9683 推荐阅读： 陈列平教授团队连发两文报道PD-1H免疫抑制通路研究新进展 殷善开团队揭示新生儿黄疸合并酸中毒神经毒性的幕后真凶 把药物直接输送到肿瘤中局部给予肿瘤免疫治疗 高剂量的维生素C可以抗癌？ 王海潮团队发明败血症的新型抗体治疗手段 Science Translational Medicine
