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来源: Science Translational Medicine
4月8日，北卡罗莱纳州立大学的程柯教授团队开发了一种“即用型”人工心脏补丁，可以克服使用活细胞治疗的诸多限制，并能有效修复急性心肌梗死动物模型的受损心肌，而且显示出良好的安全性。相关成果以封面论文的形式发表在Science Translational Medicine上[1]。
图片来源：Science Translational Medicine
具体来说，程柯团队将含有人心脏基质细胞分泌物的可生物降解聚合物（synCSC）植入去细胞化的猪心肌细胞外基质（myocardial extracellular matrix, myoECM）——一种具有天然网状结构和心脏组织相似弹性的理想支架，构建了这种人工心脏补丁（artificial cardiac patch，artCP）。 该补丁可释放细胞因子、外泌体等生物活性物质，促进血管新生、调节局部炎症反应、促进细胞外基质重塑等，从而治疗受损心脏。同时，它不包含活细胞，不会引起人体的免疫反应，一举两得。
图片来源：Science Translational Medicine
在这项研究中，程柯教授团队分别通过大鼠和猪测试了人工心脏补丁的疗效。
大鼠急性心肌梗死模型实验显示，与未治疗组相比，人工心脏补丁治疗3周后的大鼠心功能改善了约50%，心肌梗死面积显著缩小（下图C），危险区域存活心肌组织（下图D）和左室壁厚度增加（下图E）。
图片来源：Science Translational Medicine
鉴于猪的心脏解剖结构与人类相似，研究人员还通过对猪心肌梗死模型进行为期7天的初步研究，进一步验证了人工心脏补丁的作用。他们发现，与未治疗组相比，心脏补丁治疗后的猪心脏某些部位梗死面积显著减少（下图D、E），心肌纤维化明显改善（下图F），心脏功能也稳定了。
图片来源：Science Translational Medicine
在安全性方面，血样评估表明人工心脏补丁移植不会导致实验动物的肝肾损伤。
此外，实验表明冷冻过的人工心脏补丁和新鲜制作的补丁同样有效。这意味着人工心脏补丁比活细胞补丁具有更长的保质期，有望满足未来临床应用上对“即用型”产品的需求。当然，研究还存在一些局限性。例如作为一项初步研究，猪的研究样本量较小，但这些观察结果与大鼠的研究结果是一致的。此外，为了减少与开胸手术相关的损伤，未来的迭代中需要开发微创补丁递送方法等。
总的来说，该研究证明人工心脏补丁是一种临床上可行的、易于储存的、无细胞的替代性心肌修复方法。 程柯教授表示：“我们开发出的人工心脏补丁在解决使用活细胞相关问题的同时，还能为受伤部位提供有效的治疗。由于没有活细胞参与，该补丁不会触发患者的免疫系统排斥反应。并且它可以被冷冻并安全保存至少30天。这是迈向真正实现‘即用型’心脏修补治疗的第一步。”
相关论文：
[1] Ke Huang et al. An off-the-shelf artificial cardiac patch improve scardiac
repair after myocardial infarction in rats and pigs. Science Translational Medicine (2019)
参考资料：
1# Off-the-shelf artificial cardiac patch repairs heart attack damage in rats, pigs （来源：Medical press）