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你能想象一个小小的“创可贴”贴在受损的心脏部位，便能修复受损的心肌吗？如今，心脏补片的出现正在为心脏病治疗带来突破性的进展。随着干细胞技术研究的不断深入，心脏补片技术也在不断突破重重挑战。从最初仅能作用于心外膜表面，到如今能够修复更深层的心肌损伤，干细胞正在为心脏病治疗带来质的飞跃。
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受损的心肌无法再生，这也成为了心脏病治疗的难点。
传统的治疗方法虽然能够尽量减少损伤，但仍无法避免瘢痕的形成或促进心肌细胞再生，也无法让闭塞的血管重新畅通。即便是心脏移植，也面临器官短缺和免疫排斥等难题，使得当前的临床治疗手段十分有限。
而干细胞“补片”能够在梗死心脏中起到修复作用，让再生心肌细胞成为可能。但传统的心脏补片始终面临一个重要挑战：补片只能停留在心外膜表面，使得只有表层心肌得到恢复，而对深层受损心肌的修复效果有限。
为了克服这一挑战，《ACS Nano》上的一项研究显示，国内科学家团队运用纳米技术开发出了一种新型的无支架间充质干细胞（MSCs）心脏“补片”，该补片不仅可以自主识别到损伤位置并迁移进受损心肌，还能通过核磁共振进行无创示踪，以提早判断移植是否成功。
这种新型的干细胞“补片”显著提升了心脏修复的效果，未来有望在心肌梗死等心脏类疾病治疗中实现快速临床转化，为更多心脏病患者带来福音。
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△ 利用 Ferumoxytol 实现时空治疗递送的自主迁移和可追踪的心脏补片
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你能想象一个小小的“创可贴”贴在受损的心脏部位，便能修复受损的心肌吗？如今，心脏补片的出现正在为心脏病治疗带来突破性的进展。随着干细胞技术研究的不断深入，心脏补片技术也在不断突破重重挑战。从最初仅能作用于心外膜表面，到如今能够修复更深层的心肌损伤，干细胞正在为心脏病治疗带来质的飞跃。
受损的心肌无法再生，这也成为了心脏病治疗的难点。
传统的治疗方法虽然能够尽量减少损伤，但仍无法避免瘢痕的形成或促进心肌细胞再生，也无法让闭塞的血管重新畅通。即便是心脏移植，也面临器官短缺和免疫排斥等难题，使得当前的临床治疗手段十分有限。
而干细胞“补片”能够在梗死心脏中起到修复作用，让再生心肌细胞成为可能。但传统的心脏补片始终面临一个重要挑战：补片只能停留在心外膜表面，使得只有表层心肌得到恢复，而对深层受损心肌的修复效果有限。
为了克服这一挑战，《ACS Nano》上的一项研究显示，国内科学家团队运用纳米技术开发出了一种新型的无支架间充质干细胞（MSCs）心脏“补片”，该补片不仅可以自主识别到损伤位置并迁移进受损心肌，还能通过核磁共振进行无创示踪，以提早判断移植是否成功。
这种新型的干细胞“补片”显著提升了心脏修复的效果，未来有望在心肌梗死等心脏类疾病治疗中实现快速临床转化，为更多心脏病患者带来福音。
△ 利用 Ferumoxytol 实现时空治疗递送的自主迁移和可追踪的心脏补片
干细胞心脏“补片”，
可自主迁移到受损心肌
以往的心脏补片在心外膜上的保留时间有限，因此它们的治疗效果和持续时间也受到阻碍。
为了能够让心脏补片的修复渗透力更深入，研究团队的科学家们使用经FDA批准的纳米材料ferumoxytol设计了一种无支架的间充质干细胞补片，它既能够自主迁移到梗死心肌位置，同时还能在时间和空间上优化生长因子等营养因子的递送。
从时间维度，补片能够获取受损心肌的营养延长自身寿命，从而更持久地释放营养因子；从空间维度，它能从心外膜迁移到心肌内部，使得营养物质能直接作用于心脏内部的受损区域。
△ 该示意图说明内吞纳米氧化铁促进间充质干细胞补片自主迁移到缺血心肌，并实现长期整合
之所以能够做到自主迁移到受损心肌位置，这跟纳米氧化铁的促进作用有关，研究者们发现纳米氧化铁有能够促进间充质干细胞迁移的效果。
除了自主迁移能力，想要将补片平整地贴合到心脏上也是一大难题挑战，贴的不好会随时因心脏跳动而脱落，或在关闭胸腔时被胸腔壁蹭到而脱落。
但经过大量动物实验，研究者们探索了胸腔暴露的最佳大小、角度和时间，并发现在贴上细胞补片后大概10分钟是比较理想的动态匹配和粘附时间。
研究人员们还发现，将间充质干细胞整合到急性心肌梗死大鼠模型左心室前壁2/3深度可持续至少28天。这就会给间充质干细胞递送旁分泌因子足够的时间，可有效增强心脏再生功能，Ferumoxytol材料还有助于非侵入性核磁共振追踪植入的间充质干细胞。
△ 心肌梗死大鼠植入的间充质干细胞补片向梗死心肌迁移并与之整合
新型干细胞心脏补片不仅展示了生物医学工程和纳米技术在心脏修复领域的融合潜力，还提出了一种新策略来应对心肌损伤后的治疗挑战。
尽管目前心肌补片的植入还需通过开胸完成，但未来，研究者们设想通过胸腔内导管递送这种补片也将会是一种更为理想且微创的递送方法，目前，该研究团队也在为进一步的挑战而努力，有望在心肌梗塞治疗中快速实现临床转化。
干细胞，
为心脏病治疗带来更多选择
作为人体的“种子细胞”，干细胞在心脏病的干预机制中能够再生心肌细胞，成为恢复心肌功能的有效方法。
此外，干细胞的旁分泌和免疫调节功能还可以通过分泌蛋白酶来降解疤痕组织中的胶原蛋白纤维，从而促进心肌组织的再生，重建受损心肌并恢复心功能。
众多临床研究证实，将干细胞移植至心肌梗死区后，干细胞能够抑制心肌细胞凋亡，促进局部血管再生，改善心肌缺血状况。干细胞的免疫调节功能还通过分泌多种抗炎因子，减轻心肌细胞因炎症引起的损害，从而有效发挥抗炎作用。
△ 间充质干细胞的多种有效功能
目前，已经有多项临床研究及应用证明了干细胞在心肌缺血、心力衰竭以及血管重建、修补先心病方面的功效。
修复心肌梗死：
来自杜克-新加坡国立大学医学院的研究人员尝试基于层粘连蛋白（一种在细胞与其周围结构的相互作用中起主要作用的蛋白质）来将多能干细胞诱导分化为心肌祖细胞（CCP），经此特殊培养后的细胞在被植入心肌梗死的猪心脏后，出现了心室壁厚度显著改善，梗死面积减小的积极效果，因此被认为是治疗心肌梗死的潜力方案。
△ 此项研究[2]被刊登于Nature子刊《npj Regenerative Medicine》（影响因子：14.404）
此外，来自华盛顿大学医学院的科学家们基于CRISPR基因编辑系统的复杂测试[3]，成功培育出了不会导致心律失常的干细胞，这个被称为“美杜莎”的新细胞系产生的心肌细胞像成人心肌一样是电静止的，只有当给予电信号时，它们才会收缩。当其被移植到心脏中时，它们会逐渐成熟，并整合到心肌中，而不会产生危险的心律。
△ 大学医学院的科学家们正在培育一种新型干细胞系
在《OMJ》上的一项研究也证实：使用间充质干细胞可以恢复心肌梗死的症状，让实验小鼠心肌梗死面积明显减少，组织病理学检查甚至可见心肌组织的再生征象。
△ 与对照组相比，间充质干细胞实验组显示出组织学变化
持续改善心衰：
在针对心衰的治疗中，干细胞也展现出巨大的潜力。通过促进心肌细胞再生、改善心肌功能以及抑制炎症反应，干细胞为心力衰竭患者带来了新的希望。
《柳叶刀》曾报道过世界第一例接受干细胞治疗心脏病的临床案例，患者迈克尔·琼斯在治疗前后展现了惊人反差，曾经的他只能走几步路，但经过干细胞治疗之后，他可以自如的跑步，打篮球。
与他同期参与研究的14名患者也表现出了良好疗效，平均射血分数从30.3%提高到了38.5%，一年后，他们的心脏疤痕组织也下降了30%。
△ 心衰治疗患者和对照组的超声心动图分析
2023年，德克萨斯心脏研究所宣布了迄今为止全球最大规模的细胞治疗心衰的试验结果，共纳入565名心衰患者。结果显示：得益于免疫调节特性，干细胞治疗可使严重心力衰竭患者心脏病发作和中风的风险降低58%，对于有炎症的患者，心梗和中风发病风险甚至能降低75%。
在大洋彼岸，日本庆应大学的医疗风险企业Heartseed则以诱导多能干细胞（iPS细胞）分化的心肌细胞制造了一种“心肌球”，当50000个心肌球被注入到严重心力衰竭的患者体内后，患者非但没出现心律失常等不良副作用，还在半年后，迎来了心脏输送血液能力翻倍，心肌梗塞标志物减半的好消息。
△ Heartseed正致力于将利用iPS细胞治疗心力衰竭推向实用化（来源：日经中文网）
“修补”先天心脏病缺陷：
不止在治疗心脏类疾病中干细胞有着巨大潜力，在心脏类器官研究与心脏移植等领域，干细胞也展现了巨大前景。
先天性心脏缺陷（简称先心病）是最常见的婴幼儿出生缺陷疾病，尽管医生能通过手术来挽救患儿生命，但目前修补缺陷的材料是无法与孩子共同“生长”的。
2021年，布里斯托尔心脏研究所的Caputo教授开创性地为一位濒死的先心病患儿注射了数以万计的干细胞，这些细胞让患儿情况扭转，如今的他已成长为一个健康的3岁小男孩。
△ 英国心脏基金会教授Massimo Caputo开创了干细胞支架技术
据了解，Caputo教授的团队还在开发一种“一劳永逸”的干细胞支架，在他的描述中，无论是瓣膜异常，还是泵室之间的孔洞，这种干细胞支架都能填补修复。更重要的是，它能跟随孩子一起生长而不被排异，这意味着，先心病患儿可能只需要一次手术就能实现终生修复。
近年来，干细胞作为一种治疗难治性疾病的新兴手段，受到了广泛关注。研究人员对不同来源的间充质干细胞在心脏疾病治疗中的应用进行了大量探索和实验，从骨髓、脂肪到脐带血，各种来源的间充质干细胞都显示出潜在的治疗效果，这些研究将为心脏病患者带来了新的希望和选择。
Write in the last
写在最后
随着干细胞技术的不断进步，未来的心脏病治疗将有望实现从根本上修复受损心肌，恢复心脏功能。这一领域的研究不仅为患者带来了更多的治疗选择，也为医学发展提供了新的方向。随着更多临床试验的推进，我们期待干细胞技术能在不久的将来为心脏病患者带来切实的益处，开创心脏病治疗的新纪元。
来源 | 汇总SC参考、万泉生物等
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