实验室中创造出跳动心脏

　　

生物通报道：心脏是人体最重要的器官，一项新的研究在实验室内创造出一个跳动的心脏。这项技术将可能革新心脏和其他器官组织如何发育。

 

通过一种叫做整体器官脱细胞（decellularization，生物通注）过程，美国明尼苏达州大学心血管修复中心的研究人员对从死大鼠和猪心脏获得的心脏组织进行了培养，并将它们与活细胞一起“播种”。这项研究的结果发表在1月13日的《自然·医学》杂志的网络版上。

 

研究人员表示，这种思路可能用于创造移植用血管或整个器官。在美国，大约有500万人患有心力衰竭，并且有每年大约有55万新诊断病例。尽管研究人员在实验室中创造心脏组织的研究中已经获得了一些进展，但是要创造出一个能够模拟复杂的心脏结构的完整三维骨架却一直是一个难题。

 

研究人员表示，他们的研究暗示出脱细胞作用可能是一个解决方法，其基础是利用天然平台创造出一种生物人造心脏。

 

脱细胞方法是从一个器官移除所有细胞的过程，只剩下完整的细胞外基质（细胞间的框架）。在成功从大鼠和猪心脏移除掉所有细胞后，研究人员注射入了一种来自新生大鼠心脏的前体细胞，然后在实验室中进行培养。

 

试验的结果相当有前景。在用心脏细胞播种脱细胞心脏骨架四天后，研究人员观察到了收缩。8天后，心脏开始有泵的作用。研究人员相信这一发现将能够有助于增加可移植器官的供应。

 

研究人员也希望这种脱细胞过程能够用于创造出新的可移植器官。因为一种新的心脏能够被受体细胞所填充，所以研究人员推测这种心脏组织被身体排斥的可能更小。而且，一旦被放置到了受体中，理论上这个心脏能够像被置换掉的心脏一样获得营养、被调节和再生。

 

在这项研究中，研究人员使用了未成熟细胞（干细胞）。尽管心脏修复是研究过程中的首个目的，但脱细胞可能改变研究人员进行器官加工的思路，并且为创造所希望的任何器官开启了大门。（生物通雪花）

 

 

相关成果：心脏干细胞疗法走近现实

 

自从2000以来，人们对利用移植细胞治疗各种心脏疾病的方法有了不少了解。尽管目前仍然存在许多问题，但是在最新一期的CELL TRANSPLANTATION杂志上，公布了能够回答其中一些问题的研究（在第三届心脏病细胞治疗进展会议上公布）。在这一期的杂志上总共发布了11篇有关此研究领域的论文。

 

美国匹兹堡大学医学中心的心脏细胞疗法专家Amit N Patel博士（这一期杂志的主编）表示，许多问题仍然存在，例如什么类型的细胞最有效、使用剂量、传送方法和如何跟踪体内的移植细胞以及安全问题都需要解答。此后的研究将积累更多的信息，并且会让心脏细胞移植越来越接近现实。

 

Patel实验室的最新研究进展：改良的细胞存活药物

 

在发生心肌梗塞后，成体骨髓间充质干细胞（MSC）移植到心脏组织表现出强的发送信号和再生特性。但是，移植细胞的低存活率是研究人员苦恼的一件事。心脏病发作后很差的血液供应和急性炎症过程使移植细胞很难存活。心肌血管重建（TMR, Transmyocardial revasularization，生物通注）是一个通过激光或其他方法在心脏组织中创造出通道来提高氧气供应的过程。

 

研究人员推测，利用TMR进行移植前处理，可能改善细胞存活能力和长期移植成功的微环境。

 

Patel和同事利用一种新的传递系统在TMR产生的通道中疏散细胞，这种方法能够能够显著提高移植细胞的存活率。

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Skirball心血管细胞疗法实验室：干细胞去极化

 

近期的研究表明，心脏中存在干细胞。在这项研究中，研究人员加工了间充质干细胞（MSC），使其过度表达基质细胞衍生因子－1（SDF-1）。

 

他们的研究暗示，SDF-1表达在极性心肌梗塞发生时的延长能促使心脏内源干细胞的补充。这些细胞能够有助于增加收缩功能。

 

研究人员总结说，存在一个天然的、但效率低下的干细胞修复过程，该途径能够通过控制关键分子途径的表达来调节。这种低效修复能够对存活的心肌的电和机械功能产生重要影响。

干细胞是一类具有自我复制和多向分化潜能的细胞。目前,尝试用于治疗心肌梗死的干细胞大致可分为两大类——胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞主要包括胚胎心肌细胞和胚胎干细胞。成体干细胞主要包括骨骼肌干细胞、骨髓干细胞和外周血干细胞。

Soonpaa等1994年首先证实了小鼠胚胎心肌细胞移植的可行性。1996年,Li等在大鼠心肌冷冻坏死模型上移植大鼠胚胎心肌细胞,术后4周,移植的胚胎心肌细胞出现了分化现象。但是,胚胎心肌细胞对缺血非常敏感,在体外不易培养和增殖。此外还有胚胎心肌细胞不易获得和伦理学上存在争议等问题。这些都限制了胚胎心肌细胞的应用。

成体干细胞与胚胎干细胞相比,成体干细胞容易从自体采集,避免了胚胎干细胞移植所面临的伦理学纠纷,而且自体移植不存在免疫排斥反应,适合临床应用,因而成体干细胞成为近几年干细胞移植领域的主要研究对象。 Koh等1993年首先发现成肌细胞能向心肌细胞转化。2001年,Jain等发现成肌细胞移植能改善心肌梗死动物的左室功能。2001年,Menasché等首先将成肌细胞移植应用于临床。2003年,Menasché等又对10例心肌梗死伴严重心衰病人,在冠脉搭桥术同时进行成肌细胞移植。术后随访10个半月,病人的临床心功能提高,心肌收缩功能改善,但4例发生了室性心动过速。但是,2005年Dib等纳入18例病人的临床试验显示,成肌细胞移植治疗缺血性心肌病病人,并未导致严重心律失常发生。因此,这类细胞移植还需在更多病人身上进行更长期的随访对照研究,这样才能彻底评估其安全性。