供稿人：陳煜宇，李滌塵 發(fā)布日期：2017-06-22
心臟病是死亡率最高的一類疾病，我國每年有超過300萬人死于心臟病及其引發(fā)疾病。心臟病發(fā)病時，患者體內(nèi)血液無法泵入心肌導致心肌細胞死亡心臟衰竭。即使搶救及時，心臟上大量死亡的心肌細胞也無法修復，心臟功能受損嚴重。
傳統(tǒng)上研究人員采用干細胞移植的方式進行心臟修復，然而干細胞移植后分化存活的比例很低且性能不穩(wěn)定，離實際應用還有很大差距。因此，部分研究人員開始探索其他方式進行心臟修復。近日，來自University of Alabama at Birmingham的Jianyi Zhang團隊以及來自University of Minnesota – Twin Citites的Brenda M. Ogle團隊共同發(fā)布了一項研究成果，他們采用3D打印組織貼片的方式為心臟打上“補丁”進行修復，這種組織貼片被稱作“hiPSC-derived cardiac muscle patch(hCMP)”。
研究以實驗鼠的心臟為對象，使用特殊的掃描技術掃描實驗鼠心肌組織的細胞外基質(zhì)，基于掃描結(jié)果，該團隊用可降解的生物材料打印出了模擬實驗鼠心肌組織細胞外基質(zhì)的細胞支架，以用來支撐組織結(jié)構（圖1左）。所使用的3D掃描、3D打印技術分辨率小于1μm，獲得的支架與實驗鼠心肌組織細胞外基質(zhì)相似度極高，為后續(xù)培養(yǎng)干細胞營造了優(yōu)異的環(huán)境。接著，經(jīng)由人體心臟細胞重編程得到的誘導性多能干細胞被放置在所打印的支架上，干細胞按照正常組織內(nèi)細胞的比例被誘導分化為心肌細胞、平滑肌細胞和內(nèi)皮細胞，從而形成組織貼片hCMP（圖1右）。
圖1 左圖為經(jīng)3D掃描、3D打印后獲得的細胞支架，右圖為組織貼片hCMP （右下角均為放大圖）
研究人員對hCMP進行了實驗，hCMP被貼附在實驗鼠心臟中發(fā)生過梗塞的部位。實驗中hCMP與心臟融為一體，28天后通過超聲檢測可觀察到梗塞部位的面積減小并且實驗鼠心臟功能明顯優(yōu)于未貼附hCMP的對照組。該研究所提出的快速修補心臟方案為心臟病的治療指出了新方向，應用前景廣闊，也許未來患者只需要為心臟打上“補丁”即可康復。