Nature子刊注射型心肌再生凝胶剂:心脏损伤修复有救了!

【字体: 时间:2017年12月01日 来源:生物通

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  宾夕法尼亚大学医学院的研究人员在Nature子刊《Nature Biomedical Engineering》发表文章,一种缓慢释放短基因序列(microRNAs)的注射凝胶能重启小鼠心肌细胞复制。

  

包括人在内,哺乳动物有个致命弱点,心脏细胞受伤后不能再生。心脏病发作让心肌细胞急剧减少,存活下来的心肌细胞也无法有效复制,心脏每搏动一次泵出的血越来越少,死神如影随形。

宾夕法尼亚大学医学院的研究人员在Nature子刊《Nature Biomedical Engineering》发表文章,一种缓慢释放短基因序列(microRNAs)的注射凝胶能重启小鼠心肌细胞复制。

搬开阻碍心肌细胞复制的“抑制信号”,激发细胞增殖潜能

心肌细胞不能再生的原因虽然还没被完全揭开,但是研究人员已经开始用microRNAs靶向细胞增殖相关信号通路了。

对microRNAs疗法来说,准确的药物呈递一直是解锁临床应用的难点。生物药品降解速度很快,让它们在体内维持较长时间和较高的局部浓度都是一个不小的挑战。

为了在短暂的有效时间内对病人进行系统治疗,microRNAs的给药剂量通常很大,以确保足够数量的microRNAs能到达心脏靶点,但是由于设计这些microRNAs的目的是促进细胞增殖,因此如果脱靶就有很大致癌隐患。


宾大医学院再生医学研究所学术主任Edward Morrisey教授和宾大工学院Jason Burdick生物工程教授以及他们的在读研究生Leo Wang和博后研究员Ying Liu,两个课题组合作优化了现存问题,突破了microRNAs治疗心脏疾病的最后一层壁垒。

“我们设计了一款具有良好生物相容性的凝胶材料,”Burdick说。它有两个特点:剪切稀释(shear-thinning),在机械压力之下它的键就会断裂,让它更具流动性,可以用注射器或导管给药;自我修复(self-healing),当压力解除时,凝胶键还能重新形成,使它们保留在心肌组织内。”

“除了这两个特点以外,这款凝胶上还有用于附着microRNAs的吸附位点,”Leo Wang说。“当凝胶被分解时,吸附能力也逐渐丧失,microRNAs就可以被释放到心肌细胞中。”

 用凝胶封装microRNAs还能最大程度上阻止它们的降解,以及扩散到非靶细胞。

为了测试凝胶效果,研究人员使用了三种老鼠模型:

第一组,健康小鼠。注射后几天检测,有关心肌细胞增殖的生物标志物增多;
第二组,转基因“四彩”小鼠。心肌细胞随机表达四种不同荧光蛋白。让研究人员更清楚地看到个体心肌细胞确实在microRNAs凝胶的作用下分裂了;
第三组,人工诱导的心脏病小鼠。与不做处理的对照组相比,microRNAs凝胶显著增强了这些小鼠的心脏健康度。

动物模型上研究人员已经取得了喜人成果,下一步将在体外进行人类心脏细胞测试以及其他大型动物(例如猪)的生理实验。

这项工作很有可能延长人类寿命!不仅如此,还代表了一种更精准的再生医疗途径——无需引入干细胞,仅仅打开原有细胞的某些通道,就能实现自我修复!

原文检索:
Sustained miRNA delivery from an injectable hydrogel promotes cardiomyocyte proliferation and functional regeneration after ischaemic injury

(生物通:欧阳沐)

联川生物为研究人员提供从miRNA发现到靶基因鉴定的一站式解决方案

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