你知道嗎?心肌梗塞治療方法曙光初現!

今天,我們來講講一個神奇的研究。

以前,患有終末期心髒病的人只能進行複雜且危險性高的心髒移植手術。

雖說,心髒移植能夠令在供體內怦怦跳動的心髒,經曆了“跳動-停跳-複跳”三個階段,幫助患有終末期心髒病的人重獲“心”生,讓“我”的生命在“你”身上延續。

但其實,心髒移植手術風險極高,而且一顆健康的心髒可遇不可求,需心髒移植的患者等候期數以月計或更長,不少患者在等待中死去。

這時,大家有必要知道一個腦洞大開的新研究結果:幹細胞,有望成為下一個“救心丹”。

這項新研發利用人類自體的幹細胞制作出類似於“補丁”的貼片,連同被注射進心髒的心肌細胞,雙管齊下地提升了心髒功能並修複了受損的心肌。

是不是超神奇!快來一探究竟吧!

嶄新雙幹細胞療法 助心髒組織再生

嚴重心血管疾病有機會誘發心肌梗塞,會對心髒造成永久和危及性命的傷害。

包括香港城市大學(香港城大)科學家在內的聯合研究小組最近研發出一種多管齊下的方法,通過利用兩種不同類型的幹細胞,同時修複心髒的肌肉細胞和血管系統。

研究結果令人鼓舞,有望為治療心肌梗塞另辟新徑,令重症患者不一定要進行複雜且危險性高的心髒移植,可以多一個選擇。

心肌梗塞的成因是心肌因冠狀動脈供血不足,足以致命。它導致心肌細胞(cardiomyocytes)永久損失,並使組織結疤,對心髒功能造成不可逆轉的損傷、甚至令心髒衰竭。

針對嚴重心肌梗塞和晚期心髒衰竭的治療方案有限,而心髒移植是最終的方案,但心髒移植風險與成本均很高,並且受制於有否合適的捐贈者。

因此,幹細胞療法成為未來一種具潛力的治療新方案。

來自香港城大生物醫學系、幹細胞生物學家潘基沅博士(Dr Ban Kiwon)一直致力於研發以幹細胞為基礎的新型心髒再生治療法。

“心髒是由心肌和血管組成的器官,血管向肌肉提供氧氣和能量,因此必不可少。

心肌梗塞後,心肌和血管系統都會嚴重受損,治療的策略理應集中於兩者的同時綜合修複。但目前為止,現有治療都只針對兩者其中之一。”

——潘基沅博士

有見及此,潘博士與包括來自建國大學、加圖立大學、浦項工科大學和韓國T&R Biofab的研究人員合作,近日研發出一種多管齊下的方法,通過利用兩種主要類型的幹細胞,旨在同時修複心肌和心髒血管。兩種被選用的幹細胞分別是從人骨髓衍生的間充質幹細胞(human bone marrow derived mesenchymal stem cells,hMSCs)和自人工誘導性多功能幹細胞衍生的心肌細胞(cardiomyocytes derived from human induced pluripotent stem cells,hiPSC-CMs)。

你知道嗎?心肌梗塞治療方法曙光初現!

哎!你有沒有聽說有兩種幹細胞能同時修複心肌和心髒血管!!這也太神奇了吧!

你收風還挺快的呀!

沒錯,這兩種幹細胞就是hMSCs 和hiPSC-CMs。

潘博士(左)與包括其博士研究生李性勳(右)在內的研究人員合作,在老鼠的心髒進行相關研究。他們手上的是老鼠心髒的切片。

為什么偏偏是這兩種幹細胞呢?

因為hMSCs有卓越的旁分泌活性︰分泌出良好的蛋白質以促進血管再生和血管內皮細胞的存活。

而hiPSC-CMs則因為在以下范疇有與人類心肌細胞相似的特質︰具心髒特定基因、結構蛋白、離子通道,和更重要的自發性收縮,因而被研究人員采用。

首次綜合研究兩種幹細胞

對心髒修複的效能

雖然過去的研究分別記錄過hiPSC-CMs或hMSCs如何有助治療心肌梗塞,但這次的研究是首次同時檢測該兩種不同的幹細胞在心髒修複中的作用。(此處應有掌聲!)

研究人員雙管齊下,將hMSCs和hiPSC-CMs通過兩種不同的途徑注入:直接注射hiPSC-CMs入老鼠心髒邊緣位置的心肌內,並在該心肌梗塞的心髒表面植入含有hMSCs的貼片(hMSC-PA),如傷口敷料貼一樣覆蓋梗塞范圍。

結果顯示

這種雙管齊下的做法令心肌梗塞的心髒的功能顯著改善,並促進血管的形成。植入含有hMSCs的貼片不僅如預期一樣提供一個促進血管再生的微環境,而且還改善了hiPSC-CMs細胞停留情況,最終提升了心髒功能並修複了受損的心肌。

研究人員以顯色劑標記出hiPSC-CM-GFP(綠色)和出現於心肌的MYH6/7 基因 (紅色)。上面一行沒有植入hMSC-PA、只有注入hiPSC-CMs。下面一行注入hiPSC-CMs的同時亦植入hMSC-PA,可見綠色及紅色的范圍擴大,顯示注入的hiPSC-CMs存活而且數量增加。

此外,組織學分析結果表明,hMSC-PA的植入促進了被注射的hiPSC-CMs在功能上的成熟:它們的細胞形狀變得細長,呈長方形,看起來更有序排列,是人類心肌細胞成熟的典型形態特征。被注射到心肌內的hiPSC-CMs功能成熟,有助減低心律不正的風險;而心律不正是因心髒相關疾病而猝死的主因。

研究人員以顯色劑標記出hiPSC-CM-GFP(綠色)及出現於心肌的MYH6/7 基因(紅色),顯示hMSC-PA 的植入促進了被注射的hiPSC-CMs在功能上的成熟:它們的細胞形狀變得細長,呈長方形,看起來更有序排列,是人類心肌細胞成熟的典型形態特征。

其他方面的潛力

“我們相信這種嶄新的雙管齊下做法,具潛力為心髒再生領域提供轉化和臨床的效用。

基於相同的原理,這方案也可用於修複其他同樣有多種幹細胞共存的器官,包括腦、肝和胰髒。”

——潘基沅博士

該團隊正埋首准備在大型動物例如豬身上進行下一步研究,並且已根據這次研究成果提交專利申請。

該研究結果已發表在科學期刊《自然通訊》(Nature Communications)上,題為「雙重幹細胞療法同步改善心肌梗塞後的心髒功能和血管再生」。潘博士與建國大學醫學院的Moon Sung-Hwan博士和加圖立大學的Park Hun-Jun教授是該論文的通訊作者。第一作者是來自建國大學醫學院的Park Soon-Jung、香港城大的Kim Ri Youn和博士研究生李性勳,以及來自加圖立大學的 Park Bong-Woo。(厲害了我的哥!)


這項研究獲得香港城大研究項目、香港研究資助局、韓國國家研究基金會、韓國科學信息通訊部資助的生物醫療技術發展計劃,以及韓國貿易工業和能源部資助的技術創新計劃的資助進行。

*文獻DOI number: 10.1038/s41467-019-11091-2