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干细胞心肌贴片可增强已衰竭心脏功能【技术突破】
将实验室培育的心肌贴片移植到心脏表面，或许能为等待心脏移植的患者带来生机。
心肌细胞。利用干细胞培育的心肌贴片可稳定衰竭心脏的功能。图片来源：托马斯·德里恩克，美国国家中心显微镜与成像研究室/科学图片库
在一项针对一名46岁女性的临床试验中，研究人员证实，由干细胞培育而成的心肌贴片有助于修复衰竭的心脏。
该女性于2016年遭遇心脏病发作，随后发展为心力衰竭。她接受了手术，医生将10片含有4亿个细胞的贴片植入其心脏表面。术后三个月内，她的病情保持稳定，这段时间足以让她等到心脏移植。科学家在检查其移除的心脏时发现，植入的心肌贴片依然附着在原处，并已形成血管。
这项于2021年开展的试验结果于1月29日发表在《自然》杂志上 ，同期发表的还有早期对恒河猴（猕猴属）进行的研究结果，该研究测试了每片含4000万至2亿个细胞的心肌贴片。
Engineered heart muscle allografts for heart repair in primates and humans | Nature
“我们首次拥有了实验室培育的生物移植物，它有可能稳定并强化心肌，” 该研究的共同作者、德国哥廷根大学医学中心的心脏外科医生英戈·库奇卡，在新闻发布会上表示。
“这是一项重大突破，” 美国阿拉巴马大学伯明翰分校专门从事生物工程研究，并利用诱导多能干细胞（iPSCs，即从成体细胞重编程而来、能分化为人体任何细胞类型的细胞）进行心脏修复的张建一说。
这种治疗方法并非旨在取代心脏移植，而是为那些等待心脏供体的晚期心力衰竭患者提供帮助。
“需要心脏移植的患者中，只有不到1% 的人能接受移植手术，” 该研究的共同作者、哥廷根大学医学中心的药理学家沃尔夫拉姆 - 胡贝图斯·齐默尔曼在新闻发布会上说。这种方法 “为目前仅接受姑息治疗的患者提供了另一种治疗选择”。
研究人员目前已将类似的心肌贴片植入15人体内，并希望招募更多参与者。
修补心脏
据估计，全球有6000万人患有心力衰竭，进入严重心力衰竭阶段的患者中，半数以上会在一年内死亡。供体的短缺意味着，大多数需要心脏移植的患者无法获得足够的心脏，而人工心脏泵价格昂贵，且需要进行侵入性手术。
多年来，科学家们一直在尝试将干细胞或由其培育的心肌植入或直接注射到心脏中。但这些方法常常会导致心律失常、肿瘤生长，或遭到人体免疫系统的排斥。
齐默尔曼及其团队诱导多能干细胞分化为心肌和结缔组织，将这些细胞与胶原蛋白凝胶混合制成贴片，并开发出一种微创方法，将贴片放置在心脏表面。“移植物基本上位于心脏外部，” 张建一说。
研究人员将贴片植入六只患有心力衰竭的猕猴体内，并与七只未接受治疗的对照组动物进行比较。接受治疗的猕猴中，三只植入两片贴片，另外三只植入五片。研究人员还为这些动物使用药物，以阻断任何不良免疫反应。
六个月后，植入五片贴片的猕猴与对照组相比，心脏壁增厚了6毫米。三只植入贴片的猕猴每次心跳的泵血量也增加了10%。“这表明，在心脏泵血时，贴片发挥了作用，进而增强了整个心脏的泵血功能，” 齐默尔曼在新闻发布会上说。
接受治疗的猕猴均未出现心律失常或肿瘤。伦敦帝国理工学院心脏再生医学研究员西恩·哈丁表示，虽然贴片并未完全融入心脏结构，但它们能响应心脏的运动，这就是它们不会导致心律失常的原因。
存活细胞
参与临床试验的46岁女性患有严重心力衰竭，正在等待心脏移植。外科医生在她左胸切开一个10厘米的切口，小心地将10片尺寸为4厘米×9厘米的心肌贴片放置在心脏表面，并用几针缝线固定。哈丁说，该参与者还接受了两种 “心脏移植常用的” 免疫抑制药物治疗。
在该女性最终接受心脏移植手术后，研究人员检查其移除的心脏时发现，植入的细胞贴片上布满了微小血管，这表明它们获得了一些氧气和营养。哈丁称这一发现为 “改变游戏规则的突破”。
“现在很明确，我们可以为衰竭的心脏添加心肌，而且不必担心安全问题，” 齐默尔曼说。在正在进行的后续试验中，研究人员已为15名参与者每人植入20片贴片。他们还在猕猴身上测试新的贴片设计，以尽量减少对免疫抑制药物的需求。
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