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干细胞疗法修复心脏,心肌细胞或成首选

By:好医友(Haoeyou)

摘要:以往心脏干细胞疗法的临床试验多使用骨髓细胞,而新近的一项研究表明,修复心脏组织的一个更可行的选择是使用人体自身的心肌细胞,这一研究有力推进了未来心脏新型疗法的开发。

 

心脏修复——心肌细胞成“新宠”

 

进化的结果,哺乳动物心脏相比皮肤、骨骼和其他组织具有相对较弱的自我修复能力,这可能是因为广泛的修复过程会损害心脏持续工作的能力。因此,一直以来科学家们都在致力于寻找一些可有效扩大心脏再生潜能的方法。

 

心脏干细胞治疗的研究早在2000年初就已广泛开展,并在修复受损的心脏组织上取得了确切的成效!以往,心脏干细胞治疗的临床试验多使用骨髓细胞,它可促进新血管的生成,然而也有许多研究显示这并没有益处。10发表在国际干细胞研究学会杂志《Stem Cell Reports》的一项研究表明:心脏组织修复的一个更好的选择可能是使用人体自身的心肌细胞。

 

试验中,研究者们比较了人类胚胎干细胞衍生的心肌细胞、心血管祖细胞,以及骨髓细胞在大鼠心脏病发作后修复受损组织的效果。实验结论显示心肌细胞和祖细胞的愈合能力均超过了骨髓细胞。而且相对于心肌细胞,尽管祖细胞可以分化出更多的细胞类型,但在统计学上并未表现出显着改善心脏组织功能的作用,这意味着更成熟和稳定的心肌细胞是未来治疗的一个可行选择。

 

悉尼大学介入性心脏病专家James Chong表示,他们近期就进行了相关的试验,通过移植干细胞衍生的心肌细胞,成功使猴子的受损心脏获得再生修复。下一个目标则是确定在大型动物试验中是否也能实现类似的心脏功能的改善,如果可以,将开始把这些细胞用于人类试验。”

 

意外发现——心肌细胞“专产户”

 

人类左心室包含了大约20亿40亿个心肌细胞,在没有心脏病的情况下,随着人体的衰老,大约每年会丢失约2000万个心肌细胞。而各种心脏疾病造成的组织损伤也是以心肌细胞的丢失、功能恶化为主要特征。因此促进心肌细胞的再生恢复有功能的心肌细胞数量从根本上修复损伤的心肌组织成为了科学家们努力的方向。

 

美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的科学家在这一领域迈出重要一步,他们通过研究识别了一种只分化心肌细胞的心脏前体细胞。2015年7月,Epstein实验室的这项研究报告作为封面文章刊登在了《Science》杂志上。

 

这一发现其实有些出乎意料,因为当时Epstein实验室的研究成员正使用荧光信号标记不同细胞,在老鼠的干细胞样心脏祖细胞(CPCs)上进行“谱系追踪”实验,并观察它们增殖和成熟时的表现,结果发现,表达一种特异蛋白Hopx的CPCs总是会不断分化出心肌细胞。

 

“我们本来以为Hopx也可作为多能祖细胞的一个标记,然而我们惊讶地发现它只标记在将会产生心肌的细胞,当我们认识到这一点时,那真是一个令人兴奋的时刻。” Epstein说道。

 

为了更深入地了解Hopx在心脏发育中的作用,该论文共同第一作者、心脏病学家及医学系讲师Rajan Jain,通过在胚胎小鼠心脏中过度表达Hopx,观察到在发育早期Hopx的过渡表达会使心肌细胞数量增多。同时,他还发现,Hopx是通过抑制Wnt信号通路中一些基因的活性来发挥这一效应的,Wnt信号通路帮助将一些细胞维持在多能干细胞样的状态。与之相反,缺失Hopx的胚胎心脏细胞则显示高水平的Wnt信号,因此生成的心肌细胞要少得多。

 

通过这项研究,Hopx作为一个明确的标记物,将可用于识别和分离专门生成心肌细胞的心脏前体细胞。同时,通过了解Hopx和其他因子在胚胎心脏发育中促进心肌细胞生成的机制,将可能会促成一些刺激成人心脏产生新细胞的药物的研发。就像以往基于血细胞发育机制的研究促成了红细胞生长因子EPO和白细胞刺激因子GM-CSF等重磅药物的问世。

 

深入探究——推进新型疗法开发

 

以前,早期的研究人员通过利用多能心脏祖细胞或干细胞衍生的心肌细胞来治疗受损心肌已经取得一定的成功,但也存在一些错误和争议,部分原因就是对心肌细胞的起源知之甚少。

如果能够知道是什么决定了心肌细胞的命运,有哪些信号通路涉及其中,以及细胞是如何整合这些信号的,将有望加速推动新型疗法的出现。这些新的疗法将可能不只局限于干细胞治疗,还包括可植入的生物工程心肌补片,有望为广大心血管疾病患者带来“心”的重生希望!



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