一種利用干細胞衍生的心肌細胞改善心臟病發(fā)作修復(fù)的簡單方法

阿拉巴馬州伯明翰 - 心臟病發(fā)作導(dǎo)致部分肌肉壁死亡后，心臟無法再生肌肉組織。死亡的組織會使周圍的肌肉緊張，導(dǎo)致致命的心臟擴大。

生物醫(yī)學(xué)工程師認為，通過使用多能干細胞在體外培養(yǎng)心肌細胞，然后注射這些肌細胞或在死亡心臟組織部位或附近添加由這些細胞制成的貼片，他們可以幫助失敗的心臟。使用這種方法的實驗和臨床試驗證據(jù)顯示心臟左心室的泵送能力適度改善。

然而，遞送的細胞使心臟再血管化并改善心臟功能的能力取決于這些細胞的質(zhì)量。一個挑戰(zhàn)是移植細胞的移植率低。

阿拉巴馬大學(xué)伯明翰分校的研究人員現(xiàn)在報告了一種提高傳遞細胞質(zhì)量的簡單方法，他們發(fā)現(xiàn)這種方法 - 在小鼠心臟病發(fā)作模型中測試 - 使注射干細胞來源的心肌細胞的移植速率加倍。在Circulation雜志的一封研究信中，聯(lián)合資深作者Ramaswamy Kannappan博士和Jianyi“Jay”Zhang博士表示，他們采用強有力的方法從中選擇功能完整的DNA細胞。在臨床環(huán)境中可以容易地采用異質(zhì)群體以產(chǎn)生能夠更好地重新填充缺血心肌并改善衰竭心臟的性能的細胞。

Zhang是UAB生物醫(yī)學(xué)工程系主任，UAB醫(yī)學(xué)院和工程學(xué)院的聯(lián)合系，并擔(dān)任T. Michael和Gillian Goodrich Endowed工程領(lǐng)導(dǎo)主席。Kannappan是UAB生物醫(yī)學(xué)工程系的助理教授。

心臟細胞移植需要數(shù)百萬個干細胞或其分化衍生物。在加速生長條件下細胞繁殖是獲得這些大量細胞的常用方法;但加速增長會導(dǎo)致文化壓力，包括致命的DNA損傷。這些DNA損傷的細胞不適合細胞移植，必須從細胞制劑中除去。

研究人員發(fā)現(xiàn)，他們可以激活誘導(dǎo)多能干細胞中的轉(zhuǎn)錄因子p53，選擇性地誘導(dǎo)程序性細胞死亡或細胞凋亡，特別是在受DNA損傷的細胞中，同時保留DNA無損傷細胞。他們使用MDM2抑制劑Nutlin-3a來激活p53。在Nutlin-3a處理后，從培養(yǎng)物中洗去死細胞，并且正常培養(yǎng)剩余的無DNA損傷細胞并分化成心肌細胞。

然后，他們將90萬個衍生的心肌細胞注射到小鼠心臟病發(fā)作模型左心室的邊界區(qū)域。四周后，研究人員發(fā)現(xiàn)接受無DNA損傷的心肌細胞的心臟中植入率顯著提高，約為14%。對照衍生的心肌細胞的植入約為7%。

“據(jù)我們所知，”Kannappan和Zhang說，“這是**項研究表明，在誘導(dǎo)多能干細胞培養(yǎng)中，p53激活可以選擇DNA無損傷誘導(dǎo)多能干細胞，并且DNA無損傷心肌細胞已經(jīng)增強心臟移植潛力。“

其他人先前的研究表明DNA損傷的衰老細胞不會發(fā)生細胞死亡。相反，它們保留在組織內(nèi)，具有改變的功能，可以改變組織微環(huán)境并促進其他細胞的衰老表型。這可能是DNA無損傷衍生的心肌細胞植入優(yōu)勢的一種解釋。