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临床前研究表明外来体治疗可改善心脏病发作的恢复

阿拉巴马州伯明翰-科学界早就知道,通过注射心肌细胞,内皮细胞和平滑肌细胞的混合物可以改善实验性心脏病发作的恢复能力,但由于植入和保留能力差,结果受到了限制,研究人员担心这种潜力肿瘤发生和心律不齐。

现在在猪中进行的研究表明,使用由心肌细胞,内皮细胞和平滑肌细胞的混合物自然产生的外泌体(它们均来自人诱导的多能干细胞),产生的再生益处相当于注射的人诱导的多能干细胞细胞-心脏细胞或hiPSC-CC。

外泌体是膜结合的细胞外囊泡,包含生物活性蛋白,RNA和microRNA。众所周知,外泌体参与细胞间的通讯,并且作为潜在的临床疗法,人们对其进行了积极的研究。

高凌博士说:“ hiPSC-CC外泌体是无细胞的,因此,可使医生利用hiPSC衍生细胞的心脏保护和修复特性,同时避免与致瘤风险,细胞存储,运输和免疫排斥相关的复杂性。”博士和张建一博士,阿拉巴马大学伯明翰分校的医学博士,该研究的相应作者,发表在《科学转化医学》上。“因此,hiPSC来源的心肌细胞分泌的外泌体改善了心肌的恢复,而没有增加心律失常并发症的发生频率,并且可能为心肌损伤提供无细胞治疗选择。”

在UAB,高是生物医学工程的博士后研究员,是UAB医学院和UAB工学院的联合系。张是系主任。

对大型动物进行研究对于鉴定,表征和量化对潜在治疗的反应是必要的。在本研究之前,仅在小鼠模型和体外研究中证明了hiPSC-CC外泌体用于心脏治疗的可行性。

在UAB实验中,患有实验性心脏病的幼猪将三种治疗方法之一注入受损的心肌中:1)混合了人诱导多能干细胞的心肌细胞,内皮细胞和平滑肌细胞,2)从这三种方法提取的外泌体或3)来自三种细胞类型的均质片段。

研究人员从猪研究中获得了两个主要发现。首先,他们发现,用hiPSC-CC,hiPSC-CC片段或hiPSC-CC外泌体治疗的动物的左心室功能,梗死面积,壁应力,心脏肥大,细胞凋亡和血管生成的测量值相近,并且与动物相比明显改善。无需进行任何三种实验处理即可恢复。其次,他们发现外泌体治疗并没有增加心律失常的频率。

在培养细胞或主动脉环的实验中,他们发现hiPSC-CC产生的外泌体促进了培养的内皮细胞和分离的主动脉环中血管的生长。此外,外泌体通过减少编程性细胞死亡(称为凋亡)和维持细胞内钙稳态,从而保护了培养的hiPSC心肌细胞免受无血清低氧培养基的细胞毒性作用,这对心脏电导率具有直接的有益作用。外泌体还增加了细胞ATP含量,这是有益的,因为据信细胞ATP代谢不足会导致左心室肥大和心力衰竭患者心功能的逐步下降。

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