心脏病临床疗法里程碑：不植入细胞的新细胞疗法

　　

心脏病是全球致死率最高的疾病之一，成人心脏损伤后不能自行再生，心肌细胞死亡不可逆转地削弱限制了心脏和泵血功能，时至今日仍缺乏有效治疗方法。

在心脏再生领域，研究人员已经把目光转向干细胞移植，但研究表明移植后的干细胞难以存活和分化成心肌细胞，无法修复受损肌肉。植入前先将干细胞分化为心肌细胞可以改善心功能，但有一个并发症：植入的心肌细胞与心脏不同步收缩，会导致潜在的致死性心律失常。

两难之下，哥伦比亚大学生物医学工程教授Gordana Vunjak-Novakovic领导的研究团队另辟蹊径，利用心肌细胞分泌的胞外小泡，而不是细胞本身，来帮助受损细胞再生。文章发表在著名学术杂志《Nature Biomedical Engineering》。

细胞分泌的微泡（microvesicles）很好分离，也能冷冻保存很长世间。这种“现成品”与传统的细胞疗法相比具有几个主要优点：1）无需几个月时间分离培养细胞，可用于急救；2）不会引起心律失常；3）相比以细胞为基础的治疗操作，调控更简单。

在临床一线工作的人都知道，植入干细胞后，大部分细胞都会在几个小时内被冲走，但是，干细胞的有益影响确实存在。这就导致了非正式“肇事逃逸（hit-and-run）”假说——细胞在离开受伤部位前释放了它们的调节因子。

“与这一假说一致，我们假定心脏细胞疗法的益处可能来自它们分泌的生物活性分子（如micro RNAs），而不是细胞本身，”Vunjak-Novakovic教授说。“因此，我们探讨了不使用细胞，受损心脏是否也能获得益处。这种方式将大大简化临床转化，避免心律失常负担。”

细胞分泌和吸收微泡，自然地与邻居和远方细胞交流。“我们认为，心肌细胞是采集微泡的最佳来源，众所周知，组织工程已经用这些细胞建立了心脏模型，”论文共同作者、哥伦比亚大学准博士Bohao Liu说。“结果非常令人兴奋，我相信，无细胞疗法是心梗治疗的安全有效途径。”

生物工程师、临床医生和系统生物学科学家们用成人的干细胞衍生出心肌细胞，体外培养使它们分泌胞外小泡。对比未分化的干细胞，研究人员采用下一代测序阅读这些小泡中的信息和指令。他们发现，来自心肌细胞的胞外小泡（而不是干细胞的）含有心源性和血管生成microRNAs，它们是非常强大的调节分子。

基于Vunjak-Novakovic实验室在生物材料和水凝胶领域的专长，研究小组用胶原蛋白基底贴剂封包微囊泡，对心肌梗死大鼠模型进行为期4周的缓慢释放给药，然后监测心脏泵血功能和心律失常迹象。

“我们非常兴奋地发现，胞外小泡治疗不仅很少导致心律失常，而且彻底有效地恢复了心脏功能，”Vunjak-Novakovic说。“事实上，治疗4周后，用胞外小泡处理过的心脏与从未受伤的心脏功能极为相似。”

治疗4周后的大鼠心脏

接下来，研究小组将继续探索随着多能干细胞分化为心肌细胞，胞外小泡的特性发生了什么程度的改变，哪个发育阶段生产的小泡对治疗最有利。“一旦我们了解了胞外囊泡如何介导心脏功能修复，我们应该能将它扩展到一系列心血管疾病，彻底推进无细胞心脏病治疗。”

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原文检索：Cardiac recovery via extended cell-free delivery of extracellular vesicles secreted by cardiomyocytes derived from induced pluripotent stem cells

（生物通：伍松）