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心脏受损打个补丁就行了?这篇文章告诉你

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既然上天安排我们相遇,那就说明我们注定有一段故事,不管是好是坏。

美国杜克大学的生物医学工程师

发明了一种功能完善的人造心脏肌肉它的大小足以用于修复心脏病患者的心脏损伤这项成果使人类朝着修复人类坏死心脏肌肉的终极目标迈进了一大步该研究于2017年11月28日发表在《Nature Communication》期刊的在线版本上

杜克大学的生物医学工程博士生Ilya Shadrin是该研究的第一作者他说目前几乎所有的治疗方法都是以减轻心脏已经出现的损伤为目的但是没有方法能够替换缺失的心肌因为一旦心肌死亡它将不再重生我们可以利用在体外培养的组织来代替失去的心肌

与某些人类器官不同

在心脏病发作之后心脏组织不能再生死亡的心肌会被疤痕组织替换掉而疤痕组织是无法传输电信号的也无法收缩而这两个因素对于平顺且有力的心脏跳动是必需而最终因此导致的疾病是心脏衰竭全世界有1200万患者受此影响人类迫切需要新的疗法来防止心衰及其带来了严重并发症Shadrin和杜克大学的生物医学教授Nenad Bursac发明的这种疗法就是其中之一

当前的临床试验正在测试将干细胞注入到受损部位从而修复受损心肌的方法干细胞来自于骨髓血液或心脏自身虽然这种方法似乎取得了某些积极的作用但是它的机制仍然没有被完全了解注入的干细胞中只有不到1%存活下来并存在于心脏中成为心肌细胞的就更少了

而这种心脏补丁则可以移植到坏死心脏肌肉上

并且长时间保持活性为心脏的收缩提供更强的动力也为心脏电信号的流通提供更平顺的途径这些心脏补丁还会分泌酶和生长因子可以使尚未坏死的组织得到修复

这是首个满足这两个标准的心脏补丁Bursac说培养个体的心肌细胞是非常司空见惯的事但是人们一直关注于用于药物开发的小型组织培养如此大体积的组织是在过去没有做过的事这需要很多的工程智慧

培养心脏补丁的细胞来自于人类多能干细胞这种干细胞可以分化成为身体中任何种类的细胞Bursac和Shadrin成功地利用多种不同的人类干细胞系培养心脏补丁包括胚胎干细胞以及诱导多能干细胞

图像来源《Nature Communication》

这项研究对过去的心脏补丁进行了改善过去的补丁在1至4平方厘米之间他们这次成功地获得了16平方厘米的心脏组织有5至8个细胞的厚度测试表明这个补丁中的心脏肌肉功能齐全与正常的健康成年人心脏的电学机械结构特性非常相似

Bursac和Shadrin发现这些存活下来的心脏补丁已经血管化在植入到小鼠心脏中后仍然能够维持功能然而如果要替换人体坏死的心脏肌肉那么还需要得到比该研究中更厚的组织为了长得更厚这些组织需要血管化所以内部的细胞才能够得到足够的氧气和营养研究人员们还需要弄清楚如何将心脏补丁与现有的肌肉完全地融合在一起

图像来源《Nature Communication》

Shadrin说完全融合非常重要不仅仅是为了提升心脏的机械收缩能力还为了确保电波可以平顺地通过使心率不齐的风险最小化我们正在对此展开研究但是目前为止我们首先对取得如此大体积的心脏组织表示高兴

该研究是美国国立卫生研究院所资助的一项为期7年总经费860万美元的研究的一部分有了大型心脏补丁之后Bursac的团队正在与阿拉巴马大学的研究人员合作开发能够成功将心脏补丁与猪心脏结合的方法威斯康星大学麦迪逊分校的另一个研究团队正在开发改善的干细胞用于培养组成心脏补丁的主要细胞种类他们希望使人体对这些人造组织的免疫反应降到最低

原标题心脏受损打个补丁就行了美工程师发明人造心脏肌肉

2020-12-04
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