生命科学学院余路阳团队联合高分子系高长有、朱旸团队在Nature Communications发文研发一种干细胞功能性心脏补片用于治疗急性心梗

　　

心肌梗塞（MI）严重危害人类健康，给社会带来重大的经济负担。目前临床治疗方法较局限，无法解决不可逆的心肌坏死和心脏功能下降。因此，新的治疗策略亟需开发。近年来以胚胎干细胞和诱导多能干细胞为代表的MI干细胞治疗发展迅速，主要是针对损伤和死亡的心肌细胞进行替代补充。虽然这一策略取得了一定的成效，但是移植后的心肌细胞分化程度不一、低整合率、低存活率和被修复心脏的电生理、机械功能异常等都带来了一系列挑战，此外还存在致瘤、免疫排斥以及伦理等问题。最近在Nature等杂志提出炎症环境的改变对MI修复至关重要，而干细胞移植干预MI的关键机制很可能是通过调节损伤组织的微环境。因此，针对MI病理微环境调控，研发适用于临床的干细胞治疗方案，将为MI治疗提供更有效的干预策略。

2024年10月22日，浙江大学生命科学学院余路阳团队与浙江大学高分子科学与工程学系高长有教授团队联合在Nature Communications杂志上发表题为“Epicardial transplantation of antioxidant polyurethane scaffold based human amniotic epithelial stem cell patch for myocardial infarction treatment”的研究论文。该研究报道了基于抗氧化聚氨酯多孔支架人羊膜上皮干细胞功能性心脏补片的构建，及其对MI的治疗作用和对梗死区域微环境的调控机制，为MI的临床治疗提供了新思路。

团队前期研究发现人羊膜上皮干细胞（hAESCs）具有较强的旁分泌和免疫调节等作用，并且其免疫原性低，无致瘤和伦理问题，具有良好生物安全性。本研究中为解决细胞低保留率和存活率的问题，采用ROS响应性聚氨酯多孔补片（PUR）作为hAESCs的递送载体，不仅能够为移植细胞提供机械支持，还能够“智能”缓解组织微环境中的氧化应激，防止缺血性损伤和炎症等伤害，保护其生存能力和功能。研究人员通过材料设计优化，获得具有良好生物相容性的多孔抗氧化聚氨酯（PUR）支架，然后以hAESCs为种子细胞，构建工程化的多功能干细胞心脏补片。随后利用大鼠心梗模型，结合单细胞测序等方法，探究hAESCs-PUR补片在心肌损伤背景下调节微环境的多方面作用。在大鼠模型中，PUR-hAESC补片可显著减少心肌梗死后心肌纤维化，促进心肌血管生成，从而改善心脏功能和心脏重构（图1）。机制研究揭示，PUR-hAESC补片可显著抑制心肌梗死区中性粒细胞和特异性炎性巨噬细胞亚群（Hif1α⁺、Spp1⁺）的侵袭，并抑制促炎因子（IFN-γ、TNF-α）的表达。

图1： PUR-hAESC补片改善MI后的心室功能障碍，减少病理性心脏重构

综上所述，该研究建立了一种综合机械支持、“智能”ROS清除、免疫重塑和旁分泌调节的心肌损伤修复综合策略，为心肌梗死提供一种潜在的临床治疗策略（图2）。

图2： PUR-hAESC心脏补片治疗心肌梗死的示意图。

本研究由浙江大学生命科学学院余路阳团队联合浙江大学高分子科学与工程学系高长有、朱旸教授团队合作完成。浙大-丽水生命健康联合创新中心特聘研究员李金英和浙大高分子科学与工程学系2022年毕业博士生姚越君为论文的共同第一作者，余路阳教授、高长有教授和朱旸长聘副教授为该论文的共同通讯作者，生科院博士生周佳仪、硕士生杨卓衡和高分子系团队其他成员参与该研究。该工作得到浙江省重点研发计划领雁项目、国家重点研发专项、国家自然科学基金项目以及国家载人空间站工程空间科学与应用项目等的资助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-53531-8