《Nature》子刊:干细胞技术拯救人类心力衰竭

【字体: 时间:2018年07月04日 来源:生物通

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  华盛顿大学医学院的研究人员利用人类干细胞恢复了心力衰竭猴子患者的心脏功能,7月2日出版的《Nature Biotechnology》文章报道,干细胞技术对预防心力衰竭有效。

  

华盛顿大学医学院病理学教授Charles "Chuck" Murry说:“将新生肌肉细胞整合入心脏,让它们有力的再次跳动。在动物模型中,这些细胞使心脏功能得以恢复至正常水平的90%及以上。”Murry和同事在7月2日的《Nature Biotechnology》杂志上发表了他们的最新进展,文章主要作者包括Yen-Wen Liu、Billy Chen和Xiulan Yang。

这一次,他们使用人类胚胎干细胞来源的心肌细胞(hESC-CMs)重新组件猕猴梗塞的心脏,成功减少了心脏疤痕大小,显著恢复了猴子的心脏功能。“这将为心脏病患者带来福音,”Murry说。

大多数心力衰竭出于心脏病发作引起的心肌死亡。心肌不能再生,受损区域被疤痕组织取代,因为疤痕组织无法收缩,结果心脏功能变弱,无法泵出足够血液为机体供应氧气,这就是所谓的心力衰竭。症状包括疲劳、乏力和呼吸急促。大约650万美国人患有心力衰竭,每年超过60万人死于这种疾病。目前,没有治疗手段可以恢复心脏受损的肌肉功能。

猕猴的心脏大小和生理特征与人类接近,研究人员先诱导猕猴实验性心脏病发作,使心脏左心室每搏射血量(ejection fraction)从65%降低到40%,从而使动物进入心力衰竭。

两周后,研究人员将人类胚胎干细胞培养的心脏细胞注入猕猴心脏新生的疤痕组织中,每只动物大约注射7亿5000万个细胞。

研究人员发现,治疗后4周,未治疗的对照动物心脏射血基本保持不变,仍维持在40%左右,被治疗动物的射血分数提升至49.7%,核磁共振(MRI)扫描显示,疤痕组织里长出了新心肌。

继续跟踪随访2只被治疗动物和1只对照动物,未进行治疗的对照动物的射血分数继续下降,接受干细胞治疗的动物的射血分数在第4周提升到了51%,3个月后已达61%和66%,基本恢复了正常的射血能力。

解剖发现,人类心脏细胞在受损区域内形成了新的肌肉组织,这些新肌肉组织已经取代了10-29%的疤痕组织,它们与周围健康组织良好整合,逐渐发育为成熟的心脏细胞。

hESC-CMs(绿色),心脏疤痕组织(蓝色),心脏壁(红色)

因为心脏细胞很长寿,这种技术并不需要其他额外治疗,还可以通过基因改造降低移植干细胞的免疫排斥风险,Murry课题组的目标是开发心脏病发作后预防心力衰竭的有效治疗方法。

“我们希望利用冷冻的‘现成’细胞实现一次性治愈,就像O阴性血液一样,只需提供适量免疫抑制,就能匹配任何受体,”Murry说。

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原文检索:Human embryonic stem cell–derived cardiomyocytes restore function in infarcted hearts of non-human primates

(生物通:伍松)

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