研究人员发现一种新型干细胞贴片可轻柔修复受损心脏
梅奥诊所研究人员已开发出一种开创性方法，无需开胸手术即可修复受损心脏，这一进展有朝一日可能改变心力衰竭的治疗方法。这种新方法使用从重编程成人干细胞培育出的实验室心脏组织，通过微小切口而非手术打开的胸腔进行输送。在临床前测试中，这种干细胞贴片恢复了心脏功能并改善了愈合效果。
"对于严重心力衰竭患者而言，除了机械泵或移植外，选择非常有限。我们希望这种方法能提供一种修复患者自身心脏的新途径，"该研究的主要作者、梅奥诊所亚利桑那州心血管研究员朱武强博士表示。该研究已发表在《生物材料学报》上。
逆转不可逆转的损伤
心脏病发作仍是全球死亡的主要原因之一。当流向心脏的血液受阻时，缺氧的细胞死亡并被无法收缩或传导电信号的疤痕组织所取代——削弱了心脏泵血的能力。
"一旦这些细胞丢失，成人心脏无法再生，"朱博士解释道。"这就是为什么心力衰竭，特别是由于功能性心肌丧失导致的慢性心力衰竭，往往难以治疗；肌肉根本无法自我修复。"
多年来，科学家们一直在研究用干细胞衍生的健康心肌细胞替代受损组织的方法。早期努力显示前景，但大多数需要开胸手术——对于许多已经患有严重心力衰竭的患者来说，这种手术风险太高。
科学家们长期以来一直希望干细胞能够提供一种重建身体无法再生部分的方法。通过将普通成人细胞（如皮肤或血细胞）重编程为诱导多能干细胞(iPSCs)，研究人员可以促使它们变成替代心肌细胞。
但安全有效地输送由这些细胞制成的工程心脏组织一直是一个重大挑战。
心脏创新
与内布拉斯加大学医学中心的工程师合作，梅奥研究人员开发出一种由涂有明胶的纳米和微纤维制成的柔性纸薄贴片。这种混合支架支持人类心肌细胞、血管细胞和成纤维细胞的混合——这些细胞形成组织的结构框架——从而创造出一块活的、跳动的心脏组织。
在移植前，组织会被注入生物活性因子，如成纤维细胞生长因子1和CHIR99021，这些因子促进新血管的生长并帮助细胞在就位后存活。
"这种设计的美妙之处在于，"朱博士说，"它可以像纸张一样折叠，装入细长的导管中，并通过胸部的小切口精确输送到需要的位置。一旦就位，它会自然展开并附着在心脏表面。"
该团队没有使用缝线，而是采用生物相容性外科粘合剂固定贴片，同时尽量减少对周围组织的额外创伤。
临床前模型测试显示，与传统方法相比，这种微创方法改善了心脏功能，减少了疤痕，增强了血管生长并减轻了炎症。
"我们的结果表明，这些工程组织不仅能存活，实际上还能帮助心脏自我愈合，"朱博士说。"这才是最终目标：替换失去的部分并恢复功能。"
迈向再生的一步
这项研究与梅奥诊所的创世计划(Genesis Initiative)紧密相关，该计划旨在加速能够恢复或再生人体器官和组织的发现。
"创世计划是关于开创修复和重建人体的新方法，"朱博士说。"我们在这里所做的正是这一点——利用再生科学和微创输送技术，给心脏一个恢复的机会。"
目前，美国每年进行超过4000例心脏移植手术，同时还有数千名患者在等待供体器官时死亡。朱博士希望这项技术最终能提供另一种选择。
"我们的愿景是，"他说，"患者有朝一日可以接受由他们自身重编程细胞制成的工程心脏组织，通过微创手术输送——无需供体器官，无需漫长的恢复期，只需修复的心脏。"
下一步
梅奥诊所团队计划通过更大规模的临床前测试来推进这项工作，以确保该疗法的安全性和有效性，然后才能进入人体临床试验，朱博士估计这一过程可能需要五年或更长时间。
"心力衰竭仍然是一种毁灭性的疾病，"他说。"如果我们能让干细胞治疗惠及更多患者，特别是那些因身体过于虚弱而无法进行开胸手术的患者，我们就能拯救生命。"
更多信息：李鹏生等人，《慢性心肌梗死大鼠中工程心脏组织的微创输送恢复心脏功能》，《生物材料学报》(2025)。DOI: 10.1016/j.actbio.2025.08.057
期刊信息：《生物材料学报》
提供方：梅奥诊所
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