5月27日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Bioactive Materials在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所楊黃恬研究組與同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院的合作研究論文“Dual human iPSC-derived cardiac lineage cell-seeding extracellular matrix patches promote regeneration and long-term repair of infarcted hearts”。該研究開(kāi)發(fā)了一種利用細(xì)胞外基質(zhì)材料(ECM)構(gòu)建人多能干細(xì)胞(hPSCs)衍生心血管前體細(xì)胞(hCVPCs)和心肌細(xì)胞(hCM)的工程化心肌補(bǔ)片修復(fù)梗死心肌的策略；揭示其可促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖和血管再生、抑制心室擴(kuò)張和疤痕形成，改善梗死心肌收縮功能, 并且hCVPC與hCMs協(xié)同增強(qiáng)梗死心肌長(zhǎng)期修復(fù)療效。
心肌梗死(心梗, MI)死亡是疾病致死的主要原因，其死亡率在我國(guó)呈逐年上升趨勢(shì)，嚴(yán)重危害國(guó)人健康。心梗后大量死亡的心肌細(xì)胞被纖維瘢痕替代，進(jìn)而導(dǎo)致心力衰竭?，F(xiàn)有治療方法難以逆轉(zhuǎn)心梗后心肌細(xì)胞大量死亡和纖維瘢痕形成導(dǎo)致的心力衰竭，因此，亟需發(fā)展改善心肌細(xì)胞減容、促進(jìn)梗死心臟組織和功能重建的方法?；趆PSCs衍生心血管細(xì)胞的移植治療的探索顯示了其應(yīng)用前景。楊黃恬研究組和其他研究團(tuán)隊(duì)的工作證實(shí)hCVPCs和hCMs移植到小鼠、豬及非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物梗死心臟中可顯著改善心功能，減少纖維化，但仍面臨hCVPCs駐留率低、心肌內(nèi)注射hCMs發(fā)生室性心律失常等難題。因此，如何提高移植細(xì)胞駐留、療效與安全性，明確適宜的移植細(xì)胞類型和作用機(jī)制對(duì)細(xì)胞治療走向臨床至關(guān)重要。脫細(xì)胞豬小腸粘膜下層細(xì)胞外基質(zhì)材料(SIS)具有優(yōu)越的生物相容性，支持干細(xì)胞附著和生長(zhǎng)，在心梗后移植可促進(jìn)血管生成和心功能恢復(fù)，但尚不清楚其是否可用于構(gòu)建hPSCs衍生心血管細(xì)胞的補(bǔ)片。
該研究利用小鼠心梗模型，首次平行比較心梗后第七天移植單純SIS補(bǔ)片以及細(xì)胞補(bǔ)片(SIS-hCVPCs，SIS-hCMs和SIS-Mix (hCVPCs+hCMs))對(duì)梗死心肌的修復(fù)效果和機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)(1) SIS-ECM支持hCVPCs和hCMs貼附和生長(zhǎng)，并提高細(xì)胞活性; (2)心外膜移植三種細(xì)胞心肌補(bǔ)片1-3個(gè)月后均可改善心功能、明顯減少疤痕形成；同時(shí)伴隨血管再生和心肌細(xì)胞增殖；但單獨(dú)SIS-ECM移植僅在移植后3個(gè)月輕度改善心室功能；并且hCVPCs分化參與移植SIS膜上血管的生成；3)相比單一細(xì)胞種類心肌補(bǔ)片，SIS-Mix具有更好的短期和長(zhǎng)期左心室結(jié)構(gòu)與功能改善作用、增強(qiáng)心肌細(xì)胞增殖和細(xì)胞駐留，并有更多的移植細(xì)胞參與形成心血管細(xì)胞；4) 移植細(xì)胞的旁分泌作用在心肌修復(fù)中起著重要作用，移植細(xì)胞旁分泌譜的蛋白質(zhì)組學(xué)分析進(jìn)一步揭示hCVPCs和hCMs相互作用顯著增加了與細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、心肌保護(hù)信號(hào)通路相關(guān)的分泌蛋白種類。綜上， SIS-ECM和hCVPCs/hCMs制備心肌補(bǔ)片移植具有促進(jìn)心肌修復(fù)和再生的作用，而hCVPCs和hCMs組合心肌補(bǔ)片可通過(guò)增強(qiáng)細(xì)胞旁分泌效應(yīng)和細(xì)胞駐留，進(jìn)一步提升梗死心肌修復(fù)效果。上述發(fā)現(xiàn)拓展了hCVPC、hCMs和細(xì)胞外基質(zhì)在梗死心肌修復(fù)中的作用，為細(xì)胞治療和細(xì)胞產(chǎn)物療法開(kāi)發(fā)提供了新策略和新知識(shí)，并提示結(jié)合SIS-ECM和hCVPCs/hCMs制備心肌補(bǔ)片有可能作為治療缺血性心臟病的一種新手段。
楊黃恬研究組原博士研究生、現(xiàn)為同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院博士后江蕓為該論文的第一作者，楊黃恬研究員為該論文的通訊作者。該工作得到了中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所金穎研究員、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院丁琛教授以及同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院劉中民教授團(tuán)隊(duì)的合作支持；并得到科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助以及中科院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所所級(jí)中心公共技術(shù)平臺(tái)的支持。
圖1. 心外膜移植SIS-cell心肌補(bǔ)片促進(jìn)梗死心肌修復(fù)
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