研究人員發現一種新型幹細胞貼片可輕柔修復受損心臟
梅奧診所研究人員已開發出一種開創性方法,無需開胸手術即可修復受損心臟,這一進展有朝一日可能改變心力衰竭的治療方法。 這種新方法使用從重程式設計成人幹細胞培育出的實驗室心臟組織,通過微小切口而非手術打開的胸腔進行輸送。 在臨床前測試中,這種幹細胞貼片恢復了心臟功能並改善了癒合效果。
“對於嚴重心力衰竭患者而言,除了機械泵或移植外,選擇非常有限。 我們希望這種方法能提供一種修復患者自身心臟的新途徑,“該研究的主要作者、梅奧診所亞利桑那州心血管研究員朱武強博士表示。 該研究已發表在《生物材料學報》上。
逆轉不可逆轉的損傷
心臟病發作仍是全球死亡的主要原因之一。 當流向心臟的血液受阻時,缺氧的細胞死亡並被無法收縮或傳導電信號的疤痕組織所取代——削弱了心臟泵血的能力。
“一旦這些細胞丟失,成人心臟無法再生,”朱博士解釋道。 “這就是為什麼心力衰竭,特別是由於功能性心肌喪失導致的慢性心力衰竭,往往難以治療; 肌肉根本無法自我修復。 ”
多年來,科學家們一直在研究用幹細胞衍生的健康心肌細胞替代受損組織的方法。 早期台灣雄獅藥局官網 雄獅藥局線上訂購 雄獅藥局暢銷商品 關於雄獅藥局 雄獅藥局獨家資訊 雄獅藥局優惠券 雄獅藥局配送方式 雄獅藥局全部商品 台灣雄獅藥局必買產品 台灣雄獅藥局5折訂購努力顯示前景,但大多數需要開胸手術——對於許多已經患有嚴重心力衰竭的患者來說,這種手術風險太高。
科學家們長期以來一直希望幹細胞能夠提供一種重建身體無法再生部分的方法。 通過將普通成人細胞(如皮膚或血細胞)重程式設計為誘導多能幹細胞(iPSCs),研究人員可以促使它們變成替代心肌細胞。
但安全有效地輸送由這些細胞製成的工程心臟組織一直是一個重大挑戰。
心臟創新
與內布拉斯加大學醫學中心的工程師合作,梅奧研究人員開發出一種由塗有明膠的納米和微纖維製成的柔性紙薄貼片。 這種混合支架支持人類心肌細胞、血管細胞和成纖維細胞的混合——這些細胞形成組織的結構框架——從而創造出一塊活的、跳動的心臟組織。
在移植前,組織會被注入生物活性因數,如成纖維細胞生長因數1和CHIR99021,這些因數促進新血管的生長並幫助細胞在就位後存活。
“這種設計的美妙之處在於,”朱博士說,“它可以像紙張一樣摺疊,裝入細長的導管中,並通過胸部的小切口精確輸送到需要的位置。 一旦就位,它會自然展開並附著在心臟表面。 ”
該團隊沒有使用縫線,而是採用生物相容性外科粘合劑固定貼片,同時盡量減少對周圍組織的額外創傷。
臨床前模型測試顯示,與傳統方法相比,這種微創方法改善了心臟功能,減少了疤痕,增強了血管生長並減輕了炎症。
“我們的結果表明,這些工程組織不僅能存活,實際上還能幫助心臟自我癒合,”朱博士說。 “這才是最終目標:替換失去的部分並恢復功能。”
邁向再生的一步
這項研究與梅奧診所的創世計劃(Genesis Initiative)緊密相關,該計劃旨在加速能夠恢復或再生人體器官和組織的發現。
“創世計劃是關於開創修復和重建人體的新方法,”朱博士說。 “我們在這裡所做的正是這一點——利用再生科學和微創輸送技術,給心臟一個恢復的機會。”
目前,美國每年進行超過4000例心臟移植手術,同時還有數千名患者在等待供體器官時死亡。 朱博士希望這項技術最終能提供另一種選擇。
“我們的願景是,”他說,“患者有朝一日可以接受由他們自身重程式設計細胞製成的工程心臟組織,通過微創手術輸送——無需供體器官,無需漫長的恢復期,只需修復的心臟。 ”
下一步
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梅奧診所團隊計劃通過更大規模的臨床前測試來推進這項工作,以確保該療法的安全性和有效性,然後才能進入人體臨床試驗,朱博士估計這一過程可能需要五年或更長時間。
“心力衰竭仍然是一種毀滅性的疾病,”他說。 “如果我們能讓幹細胞治療惠及更多患者,特別是那些因身體過於虛弱而無法進行開胸手術的患者,我們就能拯救生命。”
更多資訊:李鵬生等人,《慢性心肌梗死大鼠中工程心臟組織的微創輸送恢復心臟功能》,《生物材料學報》(2025)。 DOI: 10.1016/j.actbio.2025.08.057
期刊資訊:《生物材料學報》
提供方:梅奧診所