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中美科学家成功合成心脏干细胞,规避致癌与免疫排斥风险

2016-12-28 11:31 科技日报等 Nature Communications 阅读 0
核心摘要: 中美科学家成功开发出人工合成心脏干细胞,通过模拟天然干细胞的旁分泌功能,在心肌梗死模型中展现出同等疗效,同时规避了致癌和免疫排斥风险。该合成干细胞具有高稳定性和易保存性,为干细胞疗法的临床转化提供了新思路。

近日,中美科学家在干细胞研究领域取得重大突破。来自郑州大学第一附属医院、美国北卡罗莱纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的研究团队,成功开发出一种人工合成心脏干细胞,该成果发表于国际顶级期刊《自然·通讯》(Nature Communications)上。这种合成干细胞不仅具有与天然干细胞相当的治疗效果,还能显著降低致癌风险和免疫排斥反应,同时具备更好的稳定性和保存便利性。

干细胞疗法通过旁分泌机制释放蛋白质和核酸等因子,促进受损组织的自我修复,已在多种疾病中显示出疗效。然而,天然干细胞移植存在潜在风险,如诱导肿瘤形成和免疫排斥,且干细胞本身易碎、难以保存、提取过程复杂。为克服这些局限,研究团队设计了一种名为“细胞模拟微粒”(Cell-mimicking Microparticle, CMMP)的合成干细胞。

CMMP的制备过程如下:首先,从天然心脏干细胞中提取蛋白生长因子;然后,将这些因子与生物降解性和生物兼容性聚合物乳酸-羧基乙酸(PLGA)结合,形成微粒;最后,用心脏干细胞的细胞膜包裹微粒,从而模拟天然干细胞的功能。由于CMMP不含细胞核,无法复制,因此不会引发肿瘤;而包裹的细胞膜能帮助其绕过免疫系统,直接与心脏组织结合进行修复,从而规避了干细胞疗法的两大主要风险。

体外实验和对心肌梗死小鼠模型的体内实验均证实,CMMP在促进心肌细胞生长和心脏修复方面与天然心脏干细胞效果相当。此外,合成干细胞耐受快速冻融,稳定性高,且制备过程不依赖患者自身组织,可规模化生产,并适用于其他类型的干细胞。

该研究的共同通讯作者、北卡罗莱纳州立大学的程柯教授表示:“人工合成干细胞更像是灭活的病毒载体,其细胞膜促使它与心肌组织结合,释放旁分泌因子修复损伤心肌,同时最大程度避免免疫排斥。”另一共同通讯作者、郑州大学第一附属医院的张金盈教授指出:“心血管疾病是全球死亡首因,仅2012年就有1750万人死于心血管疾病,占全球死亡总数的30%以上。目前药物治疗和手术治疗效果有限,合成干细胞拓宽了干细胞治疗的领域和方式,具有巨大的临床实用潜力。”

论文第一作者唐俊楠博士和共同第一作者沈德良副教授表示,将继续研究CMMP的治疗机制并推进转化实验,期待早日实现临床应用,造福患者。

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