Nature發布再生醫學突破性成果
日期:2015-09-17 08:52:16
斯坦福大學醫學院的科學家及同事們,通過一種生物工程膠原蛋白薄片傳送一種蛋白,再生出了動物體內的受損心臟組織。這一突破性的成果發布在9月16日的《自然》(Nature)雜志上。
論文的資深作者、斯坦福大學兒科學副教授Pilar Ruiz-Lozano博士說:“這一研究發現為開發出完全革命性的療法打開了大門。當前還沒有有效的治療方法來逆轉心臟病發作后心臟中的瘢痕形成。”
斯坦福大學心臟病學博士后學者Vahid Serpooshan及加州大學圣地亞哥分校博士后學者Ke Wei是這篇論文的共同第一作者。
在心臟病發作時一些心肌細胞會死于缺血。替換這些死亡細胞對于器官完全康復至關重要。然而不幸的是,哺乳動物心臟不能有效再生,會導致瘢痕組織形成。
蛋白質幫助再生出死亡的心肌
每年心臟病發作在全球造成了數百萬人死亡,并且在未來的幾十年里預計將會飛速增長——到2030年時增高3倍。每年大約有73.5萬美國人突發心臟病。由于早期治療方法的改進許多患者現在能夠在損傷后存活下來,但造成的心肌細胞喪失可以導致心臟衰竭并有可能引發死亡。“因此大多數幸存者都面對著一個漫長、漸進的心臟衰竭過程,其生活質量低下其承受著極高昂的醫療費用,”Ruiz-Lozano說。盡管人們一直在嘗試各種方法將健康心肌細胞移植到受損心臟中,但迄今仍未能成功地促進治愈。
Ruiz-Lozano說,以往斑馬魚中的一些心臟再生研究表明,心外膜是治愈受損心臟的一個驅動因子。“我們想知道在心外膜中有什么刺激了心肌再生。”由于成年哺乳動物心臟無法有效再生,他們也希望知道在心臟病發作后心外膜物質是否可以在哺乳動物心臟中刺激再生及恢復功能。
Ruiz-Lozano和同事們發現了心外膜分泌的Fstl1蛋白是心肌細胞的生長因子。在培養皿中這一蛋白不僅推動了心肌細胞增殖,研究人員還驚訝地發現在心臟病發作后人類受損心外膜組織中缺失了這一蛋白。
再度導入缺失的蛋白
研究人員著手將這一蛋白再度導入到心臟病發作小鼠及豬的受損心外膜組織中。他們是通過將一種負載Fstl1的生物工程薄片縫合到受損組織上做到這一點的。這些薄片由天然材料膠原蛋白所構成,他們從結構上改造膠原蛋白模擬了心外膜的某些機械特性。
由于這些薄片是由無細胞膠原構成,受者無需免疫抑制藥物來避免排斥。隨著時間的推移,膠原蛋白材料會被吸收進器官中。研究人員認為這一材料的彈性與胎兒心臟相似,這是為心肌再生提供適宜環境的關鍵。新血管也可以在那里再生。
在接受薄片的2-4周內,心肌細胞開始增殖,動物逐漸恢復心臟功能。“許多人在接受薄片前病情嚴重,他們一直在等待心臟移植,”Ruiz-Lozano說。希望最終能將相似的程序用于心臟遭受嚴重損傷的人類心臟病患者。
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