人类细胞与豚鼠的心脏一同跳动

2012/8/9 10:33:54 本站原创 万江帆 廖联明 译 【字体:

受损的皮肤和肝脏常常能完成自我修复,但心脏极少能被修复得完好如初,而且心脏疾病是世界上导致死亡的首要因素。最近一项研究结果使得人们对细胞治疗燃起了希望,该项研究显示由胚胎干细胞分化的心肌细胞能融合入已有的心肌中[1]

联合领导这项研究的华盛顿大学西雅图分校的心血管专家Chuck Murry说道:“我们已完成的工作证实了这些细胞(由干细胞分化而来的心肌细胞)能与心脏的其他部分同步地跳动,并能完成正常工作的心肌所完成的(任务)。”

另一名共同领导该研究的华盛顿大学的心血管专家Michael LaFlamme 介绍道,在动物模型中评估细胞治疗一直很困难,因为人类的心肌细胞的自发心率和啮齿类动物不同。从人类胚胎干细胞中分化的心肌细胞的搏动次数通常少于每分钟150次。外部的电刺激虽能加快心率,但也只能提升至每分钟240次。而大鼠和小鼠的心率分别是400/分钟和600/分钟左右。

无论如何,豚鼠的心率为每分钟200-250次,接近人类心肌细胞的极限。为使得豚鼠能移植人类细胞,在找到抑制豚鼠免疫系统的方法后,MurryLaFlamme 和他们的同事们开始了移植实验。他们还想出了一个简易的测量电活动的方法:运用最新的基因工程技术将“传感器”基因插入人类胚胎干细胞,从而使胚胎干细胞分化的心肌细胞能在其收缩时发出荧光。

从带“传感器”的豚鼠的初步实验结果来看,被移植的细胞明显能与其他心肌细胞一同跳动,LaFlamme 介绍道,当他观察(这些豚鼠的)胸腔时,心脏能闪烁出荧光。

治疗心脏

这些人类的细胞可能在帮助恢复:在研究人员破坏了这些豚鼠的部分心肌以模拟心梗的四个星期后,接受了(人类)心肌细胞移植的的豚鼠的心脏显示出较接受了其他类型细胞的豚鼠心脏更强的收缩。并且移植心肌细胞似乎并不引起心率不齐,而这一问题正是细胞替代疗法应用于心脏中所普遍关注的。事实上,细胞移植似乎抑制了心律不齐。

但从论证这一研究成果(心肌细胞的整合)到产生可能的临床疗效仍然有一段长路要走,并未参与本研究的纽约大学朗格尼医学院的心脏病专家Glenn Fishman说道:“虽然我们实现了使人类的细胞和豚鼠的心肌细胞建立连接,但其临床意义还是有些过于夸张了。”

心肌细胞仅在极少一部分瘢痕组织中植入,Fishman 介绍道,而且这么小的面积似乎对提供额外的心肌收缩力是微不足道的。他推测干细胞治疗所带来的疗效是通过“旁分泌作用”产生的,也就是移植的细胞分泌的细胞因子修复了受损的宿主组织。事实上,许多研究者正在研究这一策略来促进受损心脏组织自我修复。

仅根据豚鼠中观察的结果进行预测是很难的,在纽约西奈山医院领导一项心脏干细胞工程项目的Ronald Li 补充道,他最新的未发表的成果显示,移植从人类胚胎干细胞中分化的心肌细胞能导致犬和猪的心率不齐。

Murry LaFlamme都认同在开展人类临床试验前还有大量更多的工作需要完成。LaFlamme说,更为当下的目标是寻找能使细胞更充分地植入在瘢痕组织中的实验条件。看到移植的细胞能在心肌电传导上完成偶联是让人兴奋的,现在我们能尝试新的增加偶联的方法。尽管在人身上开展细胞移植或许还有一段长路要走,他又补充道:“我想这是一个我们能解决的难题。

 

References

1.Shiba, Y. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature11317 (2012).

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