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训练干细胞的新体内启动策略可增强心脏修复效果

人干细胞已被认为是用于心脏再生治疗的有希望的细胞来源之一。但是由于移植到衰竭心脏后的不良表现,其临床使用受到了阻碍。最近,香港城市大学(CityU)的一位干细胞生物学家与他的合作者一起,开发了一种新的策略,称为体内启动,可通过3D“训练”干细胞在植入受损心脏后保持坚固打印的绷带状补丁。该研究的积极结果表明,体内启动策略可以是增强心脏修复的有效手段。

城大生物医学系助理教授潘基元博士与韩国的心脏病专家和3D打印专家合作,实现了这一突破。他们的发现发表在最新一期的科学杂志《科学进展》上,标题为“用肝细胞生长因子工程化的间充质干细胞在体内引发人间充质干细胞可促进心脏修复的治疗潜力”。

心脏衰竭的恶劣环境阻碍干细胞存活

用再生疗法治疗通常被称为心脏病发作的心肌梗塞的一种建议方法是将人干细胞直接注射到衰竭的心脏中。特别是,人间充质干细胞(hMSCs)已被证明具有安全性和显着的旁分泌作用,支持新血管的形成并抑制细胞死亡,因此被认为是临床上的竞争剂。但是,“临床试验的结果令人失望,因为心脏衰竭的微环境对于注射的hMSC而言非常残酷,无法存活。” Ban博士说。

因此研究人员一直在探索增加心脏衰竭患者hMSC存活率的方法。“灌注或称为预处理,是赋予细胞力量的常见策略。细胞是通过一定的刺激而受到教育的,当细胞迁移到恶劣的环境中时,它们会更强地抵抗不良状况,并且由于它们的存在,他们将知道如何反应以前的经历。”潘博士解释说。

通常,在将细胞移植到心脏之前在体外(活生物体外部)进行引发。“但是以这种方式进行的启动作用通常只能持续两到三天。为延长启动作用的持续时间,我想出了一种“体内启动”的想法,这意味着hMSC可直接在失败的心灵。”潘博士说。

新型策略:hMSC的体内启动

为了证明这一概念,研究小组将两种类型的MSCs装入了定制的3D打印补丁中,分别是人骨髓来源的MSCs和具有人肝细胞生长因子蛋白的基因工程MSCs。肝细胞生长因子(HGF)参与多种生物活动,例如细胞存活,血管形成,抗纤维化活动,并且在成人器官再生和伤口愈合中很重要。

然后,将该绷带像绷带一样植入在心肌梗塞诱发的大鼠的梗塞区域的顶部。潘博士说:“经过基因工程改造的MSC可以连续分泌人HGF蛋白,从而在贴片中启动hMSC,并使它们'更强'。

他补充说,与其将基因工程细胞直接注射到心脏中,不如将细胞包裹在贴片中以便放在心脏表面可以帮助防止突变或其他不良后果。并通过对猪心脏来源的细胞外基质水凝胶进行3D打印,模拟心脏组织特有的微环境来制作贴片。

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