新细胞治疗艾滋病的心脏重建植入细胞

心脏病是一个主要的全球卫生problem-myocardial梗死每年影响仅在美国,就有超过一百万人,仍然没有有效的治疗方法。成人心脏损伤后不能再生,和死亡的心肌细胞,被称为心肌细胞,不可逆地削弱了心脏和限制其泵血的能力。

研究人员已将注意力转向干细胞移植心肌细胞替代和心脏功能的恢复,但是研究表明,植入干细胞难以存活和分化成心肌细胞修复受损的肌肉。干细胞分化成心肌细胞在植入时,心脏功能改善,但并发症:植入心肌细胞没有合同同步与心脏,造成潜在的致命性心律失常(心律异常)。

哥伦比亚大学的一个团队人员,由生物医学工程Gordana Vunjak-Novakovic教授设计了一个创造性的新方法来帮助受伤的心重新生成通过应用细胞外囊泡分泌的心肌细胞而不是植入细胞。这项研究中,发表在网上自然生物医学工程表明,心肌细胞来源于人类多能干细胞(依次来自血液的小样本)可能是一个强大的、尚未开发的微泡治疗来源可能导致受损心脏的安全、有效的治疗方法。

细胞分泌微泡很容易分离,可以冷冻和储存很长一段时间。这样一个“现成的”产品有几大优势细胞therapy-1)可以立即使用的急性病治疗的设置,不同的细胞可能需要数月时间隔离和成长;2)它不会引起心律失常(通常发生在细胞移植);和3)监管路径走向临床应用更简单比细胞疗法。

众所周知从众多的临床研究,大部分植入干细胞是在数小时内冲走的治疗,但仍是有益的影响。这导致了非正式的“肇事逃逸”假说,即监管分子的细胞运送他们的货物在离开之前受伤的网站。“符合这一假设,我们推测,心脏的细胞疗法所带来的好处可能是来自分泌生物活性分子(如微rna),而不是细胞本身,“Vunjak-Novakovic说,这项研究的资深作者,大学教授,米卡提基金会哥伦比亚工程教授,哥伦比亚大学医学教授瓦大学的内科医生和外科医生。“所以我们探索细胞疗法所带来的好处是否受伤的心可以实现不使用细胞。通过这种方式,我们将在很大程度上简化翻译到诊所,并避免心律失常的负担与收缩细胞植入有关。”

几乎所有细胞分泌和吸收小细胞外囊泡,充满了遗传信息可以影响受体细胞。这些细胞外囊泡就像字母细胞使用自然与他们的邻居沟通,远近,体内。

“我们推断分子驾驶的心肌细胞是最好的来源的恢复受伤的心,正如众所周知,这些细胞可以构建肌肉在组织工程学模型,使用时“Bohao Liu表示该论文的联合作者和MD /博士生在哥伦比亚工程生物医学工程部门的。“我很兴奋我们的有前景的结果,我相信治疗游离代表着正确方向的一步开发安全、有效的治疗方法的梗塞的心。”

跨学科团队,其中包括工程师,医生,和系统生物学的科学家,心肌细胞来自成人干细胞和培养这些细胞,使它们分泌细胞外囊泡。囊泡分泌的undiffereniated干细胞用于比较。研究人员然后使用下一代测序读他们的信息和指示。他们发现从cardiomyocytes-but不是从茎细胞包含心原性细胞外囊泡,vasculogenic小分子核糖核酸分子是非常强大的监管。

基础上的专长Vunjak-Novakovic的实验室在生物材料和水凝胶,团队封装囊泡在一块collagen-based缓慢释放他们在四个星期当植入到受伤的心在大鼠心肌梗死模型。研究人员监测心测量血功能和寻找任何心律失常的迹象。

“我们很兴奋地发现,心中不仅治疗心肌细胞胞外囊泡多经历更少的心律失常,但他们也恢复心脏功能最有效和最完全,“Vunjak-Novakovic说。“事实上,4周治疗后,心中接受细胞外囊泡有类似的心脏功能为那些从来没有受伤。”

旁边的小组计划确定有多少细胞外囊泡的性质变化与心肌细胞的成熟来源于多能干细胞,将最优发展阶段,或成熟度水平,心肌细胞治疗效果最大化。他们也在探索背后的具体机制研究中的治疗效果观察。

“一旦我们更好地了解细胞外囊泡做他们做的事情,”Vunjak-Novakovic补充道,“我们应该能够延长其使用一系列心血管疾病,并显著促进颗粒治疗心的领域。”

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参考:

刘,B。李,b . W。录像,K。Villasante,。威廉姆森,R。梅斯,J。,。Vunjak-Novakovic, g (2018)。心脏复苏通过延长交付游离心肌细胞来自细胞外囊泡分泌的诱导多能干细胞。自然生物医学工程。doi: 10.1038 / s41551 - 018 - 0229 - 7