Nature发布再生医学突破性成果

　　

生物通报道  斯坦福大学医学院的科学家及同事们，通过一种生物工程胶原蛋白薄片传送一种蛋白，再生出了动物体内的受损心脏组织。这一突破性的成果发布在9月16日的《自然》（Nature）杂志上。

论文的资深作者、斯坦福大学儿科学副教授Pilar Ruiz-Lozano博士说：“这一研究发现为开发出完全革命性的疗法打开了大门。当前还没有有效的治疗方法来逆转心脏病发作后心脏中的瘢痕形成。”

斯坦福大学心脏病学博士后学者Vahid Serpooshan及加州大学圣地亚哥分校博士后学者Ke Wei是这篇论文的共同第一作者。

在心脏病发作时一些心肌细胞会死于缺血。替换这些死亡细胞对于器官完全康复至关重要。然而不幸的是，哺乳动物心脏不能有效再生，会导致瘢痕组织形成（延伸阅读：Nature发布再生医学重要发现：自我补充的细胞 ）。

蛋白质帮助再生出死亡的心肌

每年心脏病发作在全球造成了数百万人死亡，并且在未来的几十年里预计将会飞速增长——到2030年时增高3倍。每年大约有73.5万美国人突发心脏病。由于早期治疗方法的改进许多患者现在能够在损伤后存活下来，但造成的心肌细胞丧失可以导致心脏衰竭并有可能引发死亡。“因此大多数幸存者都面对着一个漫长、渐进的心脏衰竭过程，其生活质量低下其承受着极高昂的医疗费用，”Ruiz-Lozano说。尽管人们一直在尝试各种方法将健康心肌细胞移植到受损心脏中，但迄今仍未能成功地促进治愈。

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Ruiz-Lozano说，以往斑马鱼中的一些心脏再生研究表明，心外膜是治愈受损心脏的一个驱动因子。“我们想知道在心外膜中有什么刺激了心肌再生。”由于成年哺乳动物心脏无法有效再生，他们也希望知道在心脏病发作后心外膜物质是否可以在哺乳动物心脏中刺激再生及恢复功能。

Ruiz-Lozano和同事们发现了心外膜分泌的Fstl1蛋白是心肌细胞的生长因子。在培养皿中这一蛋白不仅推动了心肌细胞增殖，研究人员还惊讶地发现在心脏病发作后人类受损心外膜组织中缺失了这一蛋白。

再度导入缺失的蛋白

研究人员着手将这一蛋白再度导入到心脏病发作小鼠及猪的受损心外膜组织中。他们是通过将一种负载Fstl1的生物工程薄片缝合到受损组织上做到这一点的。这些薄片由天然材料胶原蛋白所构成，他们从结构上改造胶原蛋白模拟了心外膜的某些机械特性。

由于这些薄片是由无细胞胶原构成，受者无需免疫抑制药物来避免排斥。随着时间的推移，胶原蛋白材料会被吸收进器官中。研究人员认为这一材料的弹性与胎儿心脏相似，这是为心肌再生提供适宜环境的关键。新血管也可以在那里再生。

在接受薄片的2-4周内，心肌细胞开始增殖，动物逐渐恢复心脏功能。“许多人在接受薄片前病情严重，他们一直在等待心脏移植，”Ruiz-Lozano说。希望最终能将相似的程序用于心脏遭受严重损伤的人类心脏病患者。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

Epicardial FSTL1 reconstitution regenerates the adult mammalian heart

The elucidation of factors that activate the regeneration of the adult mammalian heart is of major scientific and therapeutic importance. Here we found that epicardial cells contain a potent cardiogenic activity identified as follistatin-like 1 (Fstl1). Epicardial Fstl1 declines following myocardial infarction and is replaced by myocardial expression. Myocardial Fstl1 does not promote regeneration, either basally or upon transgenic overexpression. Application of the human Fstl1 protein (FSTL1) via an epicardial patch stimulates cell cycle entry and division of pre-existing cardiomyocytes, improving cardiac function and survival in mouse and swine models of myocardial infarction. The data suggest that the loss of epicardial FSTL1 is a maladaptive response to injury, and that its restoration would be an effective way to reverse myocardial death and remodelling following myocardial infarction in humans