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心臟干細(xì)胞療法主要障礙排除

張夢然

2023年04月10日09:02 來源:科技日報

  美國威斯康辛大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究人員設(shè)計了不會產(chǎn)生危險的心律失常的干細(xì)胞,排除了心臟干細(xì)胞療法的主要障礙。研究結(jié)果發(fā)表在最新一期《細(xì)胞·干細(xì)胞》雜志上。

  為了創(chuàng)建治療性心臟細(xì)胞,研究人員使用了多能干細(xì)胞。從2012年到2018年,團(tuán)隊(duì)成功地將多能干細(xì)胞注射到受損的心壁中,以制造新的肌肉來替代在梗死期間丟失的肌肉。動物研究表明,移植的細(xì)胞會與心肌整合,與其他心臟細(xì)胞同步跳動并改善心臟的收縮力。但是這些研究中都發(fā)現(xiàn)了并發(fā)癥。在植入的最初幾周,心臟往往以危險的高頻率跳動。

  在成熟的心臟中,心率由稱為起搏細(xì)胞的特殊細(xì)胞調(diào)節(jié)。這些細(xì)胞定期產(chǎn)生電信號,誘導(dǎo)其他心臟細(xì)胞收縮。在起搏細(xì)胞中,電壓從負(fù)(復(fù)極化)到正(去極化)來回循環(huán)。研究人員將其比作一個節(jié)拍器,正離子通過這些通道在細(xì)胞內(nèi)快速進(jìn)出。這種復(fù)極化和去極化循環(huán)發(fā)生的速率決定了心率。

  研究人員使用了RNA測序技術(shù)來找出在細(xì)胞成熟的不同時間產(chǎn)生了哪些離子通道。測序顯示,某些類型的離子通道出現(xiàn)在發(fā)育早期,然后隨著細(xì)胞成熟而消失,而其他類型的離子通道出現(xiàn)在發(fā)育后期。

  為了確定哪些離子通道是攜帶引起心律失常的電流的罪魁禍?zhǔn),科學(xué)家們使用基于CRISPR的基因組編輯技術(shù)敲除去極化基因或激活復(fù)極化基因。他們創(chuàng)建了一個干細(xì)胞系,其中3個去極化基因被敲除,一個復(fù)極化基因被激活。

  由這些干細(xì)胞產(chǎn)生的心肌細(xì)胞是電靜止的,就像成人心肌一樣,但是當(dāng)給予電信號時它們會收縮以模仿自然起搏。這些心肌細(xì)胞植入心臟后,成熟為成體細(xì)胞,電整合到心肌中,并與自然起搏同步跳動,所有這些都不會產(chǎn)生危險的心率。

  研究人員表示,這是心臟再生的必要條件。雖然還需要對工程細(xì)胞進(jìn)行額外的測試,但他們已克服了再生人類心臟的最大障礙。

(責(zé)編:孫紅麗、楊迪)


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