一项发表在《自然》(Nature)上的新研究,对构成心脏再生临床试验科学基础的研究数据提出了质疑。这些试验中,研究人员给心脏病患者注射干细胞,试图再生受损的心脏组织。
来自辛辛那提儿童医院医学中心和霍华德·休斯医学研究所(HHMI)的研究人员于5月7日报告称,在一些临床试验中采用的表达蛋白标记物c-kit的心脏干细胞,无法以高比率再生出收缩性的心肌细胞,从而证明其治疗价值。
研究课题带头人、辛辛那提儿童医院HHMI研究员、心脏分子生物学家Jeffery Molkentin博士表示,该研究揭示的新证据已在心脏再生领域引发激烈争论。
Molkentin说:“我们的数据表明,将c-kit阳性细胞注入患者心脏后产生的任何潜在益处,都不是因为它们生成了新的心肌细胞。在更好地确定作用机制或能够显著提高这些细胞生成心肌细胞的潜能之前,应谨慎对待进一步开展相关方法的临床测试。”
Molkentin指出,许多心脏病患者已接受了这种c-kit阳性干细胞治疗。研究人员从受损心脏的健康区域获取这些c-kit阳性干细胞,在实验室中处理后,再注入患者心脏。这种实验性治疗很大程度上基于大鼠和小鼠的临床前研究,这些研究表明c-kit阳性干细胞可以完全再生心肌细胞和心肌。此前,还有数千名患者接受了类似的心脏手术,但使用的是骨髓干细胞。
Molkentin和同事报告说,以往在啮齿类动物中开展的临床前研究并未反映受损心脏内部的真实情况——受损心脏几乎没有内部再生能力。Molkentin还提到,综合多项测试该疗法的临床试验数据,大多数患者的心脏射血分数仅改善了约3-5%。当前《自然》研究的数据表明,这一微小益处可能是由于心脏中的c-kit阳性干细胞引起微血管生长,改善了器官内的循环,而非生成了新的心肌细胞。
Molkentin说:“我们的研究表明,来自心脏的c-kit阳性干细胞倾向于生成形成微血管的内皮细胞。但在其天然心脏环境中,这些c-kit阳性细胞并不倾向于生成心肌细胞。它们确实会生成心肌细胞,但速率极低,大约每3000个细胞中只有一个会生成心肌细胞,这几乎毫无意义。”
c-kit表达于最初在骨髓中发现的一些祖细胞表面。这些c-kit表达细胞可以生成多种不同的细胞类型,帮助形成特定的器官或身体其他部分。骨髓中的c-kit细胞还参与生成不同类型的免疫系统细胞。
在当前研究中,研究人员使用两种转基因小鼠品系,观察c-kit阳性心脏祖细胞在动物心脏中再生心肌细胞的效率。作者检测了动物胚胎发育、衰老和心肌梗死后心脏细胞的再生速率。
研究人员将一种荧光蛋白标记物添加到所有表达Kit基因的细胞中,从而能够追踪动物体内(包括心脏中)生成的所有c-kit阳性细胞的类型和数量。
测试结果表明,来自心脏的c-kit阳性细胞以≤0.03的比例生成了新心肌细胞。作者报告说,如果考虑到细胞融合这一自然过程——即来自骨髓的c-kit阳性细胞或循环免疫系统细胞与心脏中的心肌细胞发生融合,新心肌细胞生成比例实际低于0.008。
在后续研究中,Molkentin和同事正在测试可能促进c-kit阳性干细胞生成新心肌细胞速率的基因和蛋白生长因子。由于当前研究表明内源性c-kit细胞具有有限的再生收缩心肌细胞的能力,Molkentin认为或许有可能找到一种方法提高这种能力,最终以真正具有治疗益处的方式利用这些细胞。