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为解决心肌梗死现有治疗手段无法再生受损心肌组织的问题,研究人员开展了从无转基因和无外源成分诱导多能干细胞(iPSCs)生成符合良好生产规范(GMP)的心肌细胞(iCMs)的研究。结果成功制备并纯化了 iCMs,这为心肌梗死的细胞治疗提供了可能。
心血管疾病(CVD)如今已成为全球范围内威胁人类健康的 “头号杀手”,每年有超过 1700 万人因它失去生命。其中,心肌梗死(MI)作为心血管疾病中最常见的类型,就像一颗随时可能引爆的 “炸弹”。当心脏的血液供应减少甚至完全中断,心肌细胞就会像失去灌溉的庄稼,大片坏死,进而引发一系列严重后果,比如心力衰竭、各种并发症等。现有的治疗手段,像溶栓药物、血管成形术、支架植入和搭桥手术等,虽然能在一定程度上恢复血液供应,但却无法让受损的心肌组织重新生长。
在这样的困境下,瑞士苏黎世大学再生医学研究所等机构的研究人员决心探索新的治疗方法。他们把目光聚焦在诱导多能干细胞(iPSCs)上,这种神奇的细胞就像拥有 “七十二变” 的能力,能够分化成人体各种细胞。研究人员期望通过将 iPSCs 分化为心肌细胞(iCMs),为心肌梗死的治疗带来新的曙光。
经过不懈努力,研究人员成功建立了从无转基因和无外源成分 iPSCs 生成符合 GMP 标准 iCMs 的流程,还制定了无外源成分条件下 iCMs 的重铺和冻融方案。这一成果意义重大,为未来心肌梗死的细胞治疗提供了安全、有效的细胞来源,有望推动心血管疾病治疗领域的重大变革,相关研究成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》杂志上。
研究人员开展研究时用到了几个主要关键技术方法。首先是利用 Ficoll-Paque 方法从人外周血中分离外周血单核细胞(PBMCs),再用 CytoTune-iPSC 2.1 Sendai 重编程试剂盒将其重编程为 iPSCs。然后,使用 StemMACS? CardioDiff Kit XF 将 iPSCs 分化为 iCMs。最后,运用 RNA 开关技术纯化 iCMs 。
研究结果主要有以下几方面:
- 无外源和无转基因 iPSCs 的特性:从血液样本中成功分离出 PBMCs,并将其重编程为 iPSCs。通过多种检测方法发现,这些 iPSCs 表达多种多能性标记,具有向三个胚层分化的能力,核型正常,证实了其多能性。
- iPSC 源心肌细胞的特性:iPSCs 分化的 iCMs 在第 7 天左右出现跳动表型,失去多能性基因表达,开始表达中胚层和心脏特异性基因,蛋白质水平也有相应变化,约 90% 的活细胞对心脏标记物 cTNT 呈阳性。
- iCMs 的纯化与安全性:利用 RNA 开关技术,即使 iCMs 中混入高达 50% 的 iPSCs,也能有效纯化,且纯化后的 iCMs 在体内注射不会形成肿瘤,保障了细胞治疗的安全性。
- iCMs 的重铺和冻融:iCMs 在分化第 10 天进行重铺和冻融处理后,仍能保持正常表型,继续表达心脏标记物,且 cTNT 阳性细胞比例与初始分化的 iCMs 相似。
研究结论和讨论部分强调,该研究建立了从血液样本到生成、纯化、冻融 iCMs 的完整流程,为临床和研究提供了稳定的细胞来源。然而,临床应用还面临一些挑战,如大规模生产的效率提升、减少心律失常风险等。但 RNA 开关技术为细胞纯化提供了有效手段,未来有望进一步优化,推动 iCMs 在心肌梗死治疗等领域的广泛应用,为心血管疾病患者带来更多康复的希望。