心脏不同于其他一些人类器官之处在于,心脏肌肉在心脏病发作后无法再生,这是由于取代死亡肌肉的疤痕组织不能接收或传递必要的电信号,而这些电信号是心脏收缩并强制性地将血液泵向全身所必需的。据悉,心力衰竭影响全球1200万人。
该文章的第一作者、杜克大学生物医学工程博士Ilia Shadrin表示,当前,几乎所有疗法的目的都是减少已受损心脏的相关症状,还没有方法能够替换已经失去功能的心脏肌肉,因为这些心脏肌肉一旦死亡,不会重新长出自己。而采用我们的方法,能够用体外培养的心脏肌肉组织来替换失去功能的心脏肌肉。
尽管目前已经有一些临床试验正在测试将源于骨髓、血液或心脏本身的干细胞注射到器官内,以便再生出受损的组织,但对于很少能取得积极预后的背后机制的理解却很单薄。相反,目前正在进行的心脏修补研究,尽管有足够的医学解决方案,但心脏修补贴片必须足够大,并且要能像自然的心脏组织一样具有强大的电生理活性,以允许电信号通过。杜克大学开发的新干预措施是首个符合这些标准的修补贴片,其大小为16平方厘米,厚度为5-8个细胞,甚至可以分泌酶和生长因子来促进受损组织的再生。
杜克大学生物医学工程教授Nenad Bursac表示,创建单个心肌细胞是很稀松平常的事,但目前的研究一直专注于生长出小型组织用于药物开发,把它的尺寸扩大到用于修补心脏,这种事之前还从未有过,而且需要大量的生物医学工程方面的独创性。
该团队的这款心脏肌肉组织贴片基于人类多能干细胞开发,多能干细胞是一类可以与体内任何类型组织匹配的细胞,可以制造出:心肌细胞(负责肌肉收缩)、成纤维细胞(为心脏组织提供结构框架)、血管内皮及平滑肌细胞(形成血管)。
Nenad Bursac教授表示,创造这款心脏肌肉贴片的难度非常大,因为组织越大就越难保持一致的性能。同样极具挑战性的是,如何让组织贴片在短至5周的时间内发育成熟,同时实现人类通常需要数年的正常发育所达到的组织特性。
目前,该团队已经证明,在小鼠和大鼠心脏中,这款心脏肌肉组织贴片能够存活,并且能够血管化和行使功能。现在,为了能够用于人类的心脏中,这款心脏贴片必须要足够的厚,这也是目前该团队正在努力攻坚的难题。
文章、图片参考来源:Fully Functioning Artificial Human Heart Muscle Developed
来源:新浪医药