成年人的心脏基本不具备损伤修复能力。相比可以修复心脏损伤的两栖动物和鱼类,哺乳动物在修复受损心脏方面有其局限性。许多心脏病会导致心肌细胞和血管细胞死亡,并留下弹性较差的疤痕组织,使心脏功能恶化,进一步导致心脏病患者心力衰竭。
成年人的心脏基本不具备损伤修复能力。相比可以修复心脏损伤的两栖动物和鱼类,哺乳动物在修复受损心脏方面有其局限性。许多心脏病会导致心肌细胞和血管细胞死亡,并留下弹性较差的疤痕组织,使心脏功能恶化,进一步导致心脏病患者心力衰竭。
2022年5月12日,来自德国慕尼黑工业大学、瑞典卡罗林斯卡研究所和阿斯利康的科学家在Nature Cell Biology发文,这项研究中,科学家利用干细胞创造了一种使用人类心室祖细胞(Human ventricular progenitors,HVPs)在猪体内再生心脏细胞的新技术。该研究证实HVPs在发育过程中对器官的形成至关重要,可以在需要时变成心脏细胞,从而达到修复瘢痕和受损心脏的积极效果。
猪心脏在生理上与人类心脏极为相似,因此科学家重点研究HVPs修复猪受损心脏的有效性,从而为后期研究进一步修复人类心脏提供更多线索。主要研究成果如下:
1、为了在单细胞水平上对HVPs介导的心脏修复进行分子解剖,科学家在体外利用成人心脏组织模型来模拟心力衰竭的关键步骤。
2、为了进一步研究HVP在体内迁移和重新修复受损心肌的能力,研究人员在普遍表达LEA29Y的猪中进行了HVPs移植(LEA29Y是一种人类CTLA4-Ig衍生物,可减弱全身T细胞反应),经CD68免疫检测评估,发现移植后并未出现急性移植排斥反应。此外,以往使用干细胞培养心脏细胞的过程中,患者可能会出现的心律不齐和致命性心律失常等常见副作用,在此项研究中并未出现。
慕尼黑工业大学的Karl Laugwitz教授介绍:“在实验室研究中,我们能够动态展示HVPs如何追踪心脏受损区域,迁移到损伤部位并熟练地为心脏细胞工作,防止形成疤痕组织。”
阿斯利康研究员Regina Fritsche-Danielson博士说:“该技术成功证实心脏新组织的形成。更为重要的是,它改善了心脏功能并减少了疤痕组织,是我们一直在寻找的重建心脏的理想细胞。”
科学家们希望在未来两年内对人体进行临床研究,转化目前的研究成果,为人类心脏病患者开发一种新的治疗方法。若是此项可以修复受损心脏组织的新技术能顺利投入临床使用,那么心脏病患者可能会有更好的预期寿命。
干细胞治疗在修复肺部、卵巢和大脑等器官中的应用
在干细胞研究中,间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)是当前最为热门的干细胞之一。MSCs具有多向分化的潜能,且免疫原性低、来源广泛,能定向迁移至受损组织部位,重建受损组织与器官,在器官修复领域发挥重要作用。
近年来,科技部每年投入大量资金推动干细胞研究与转化。2022年4月29日,国家科技部发布了2022年度国家重点研究计划《干细胞研究与器官修复》重点专项申报项目指南,涵盖了干细胞治疗新冠肺炎等相关领域。
随着再生科学技术领域的突破以及与生物技术领域不断的交叉融合,使得目前尚无有效治疗手段的器官损伤或有治愈的可能。下面,让我们结合前沿研究和具体案例,了解干细胞修复器官的诸多应用:
1. 干细胞修复肺部损伤
武汉新冠肺炎爆发期间,部分重症患者会患上肺纤维化后遗症,极大影响患者的生活质量。自疫情爆发以来,干细胞多次被提及并多次应用于临床实验,其疗效及安全性也得到了认可。在武汉,超过200例患者曾接受干细胞治疗。从体外回输的间充质干细胞,可以通过其多向分化的机制,再生出新的肺泡组织,修复受损的肺组织,平衡肺部微环境,在8至10天内实现治愈肺纤维化的目标。
2020年2月15日,科技部生物中心主任张新民在国务院联防联控机制发布会上表示,“从目前看,干细胞治疗能够抑制免疫系统过度激活,通过改善微环境促进内源性修复,可抑制肺部急性炎症进展,缓解呼吸窘迫症状,疗效显着(图4)。”
2. 干细胞修复卵巢早衰
卵巢早衰不仅导致不孕,还会增加心血管疾病、骨质疏松症和性功能障碍的发病风险。目前,大多数治疗方法收效甚微,干细胞移植成为治疗卵巢早衰的研究热点之一。
2021年,发表在Reproductive Sciences和Stem Cell Research & Therapy上的两篇综述均认为,间充质干细胞移植是治疗卵巢早衰中最有效的方法,可显着改善卵巢功能、增加卵泡数量、提高性激素水平、减少颗粒细胞凋亡,可用于治疗卵巢早衰和不孕症。
卵巢早衰是当今医学的一大难题,目前我国已启动5项干细胞临床研究项目,可深入评价干细胞治疗恢复卵巢功能的安全性和有效性。干细胞治疗卵巢早衰或可成为患者的新选择,为卵巢早衰引起的绝经、不孕不育等疾病带来治愈希望,帮助女性留住年轻芳华。
3. 干细胞修复胰岛β细胞
胰岛β细胞功能异常导致的胰岛素分泌不足,是I型和II型188bet在线平台网址 的共同特征之一,许多患者也因此需要终生使用胰岛素进行治疗。
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