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心肌梗死后心脏纤维化易引发心力衰竭等问题,安徽医科大学等机构研究人员开展 “CD248 靶向 BBIR-T 细胞疗法治疗心肌梗死后心脏纤维化” 的研究。结果显示该疗法能精准清除晚期激活成纤维细胞(F-Act),改善心脏功能,为治疗心脏纤维化提供新思路。
心肌梗死(MI)如同高悬在全球健康之上的达摩克利斯之剑,是导致人类死亡的重要原因之一。许多 MI 患者在慢性阶段会出现心脏重构和心力衰竭,而心肌纤维化作为心脏重构的突出病理表现,更是让病情雪上加霜。目前,临床上还没有能够直接针对过度纤维化的有效疗法,这一现状促使科研人员不断探索新的治疗方案。
在此背景下,安徽医科大学第一附属医院、南京大学医学院附属鼓楼医院等多家机构的研究人员携手开展了一项意义重大的研究。他们聚焦于 MI 后异常激活的成纤维细胞,致力于开发一种新的治疗方法,以改善心脏修复过程,缓解心脏纤维化,进而提升患者的心脏功能。最终,他们的研究成果发表在《Nature Communications》上,为该领域带来了新的希望。
为了深入探究 MI 后心脏纤维化的发病机制并寻找有效的治疗靶点,研究人员运用了多种先进的技术方法。在细胞和分子层面,他们通过单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)分析心脏间质细胞,以识别不同的细胞亚群及其特征基因;利用免疫荧光(IF)染色技术,直观地观察细胞和蛋白在心脏组织中的时空分布;借助流式细胞术,精确测定不同细胞亚群的数量变化。在动物实验方面,构建小鼠急性 MI 模型,模拟人类 MI 后的病理过程,并通过左心室导管插入术和超声心动图评估心脏功能。
研究结果主要包括以下几个方面:
鉴定心脏成纤维细胞亚群 F-Act :研究人员运用 scRNA-seq 对缺血心肌中的心脏间质细胞进行分析,成功识别出 9 种不同的细胞谱系,其中成纤维细胞占比最大。进一步对成纤维细胞进行聚类分析,发现了 11 个亚群,包括 F-SH、F-MFC、F-Myo 和 F-Act 等。F-Act 的特征是在瘢痕成熟后仍持续激活,且高表达细胞黏附、细胞外基质结合等相关基因。通过 IF 染色、流式细胞术和立体测序(stereo-seq)等技术,证实 F-Act 在梗死周边区持续存在并逐渐成为优势亚群,且部分会浸润到正常组织。
筛选 F-Act 的特征表面抗原 :考虑到 F-Act 的病理作用,研究人员希望利用 CAR-T 细胞免疫疗法精准清除它。以往研究使用 FAP 作为成纤维细胞的抗原,但 FAP 在多种有益的成纤维细胞亚群中也有表达,并不适合作为 MI 后病理性成纤维细胞的靶点。通过对 scRNA-seq 数据的分析,结合人类蛋白质图谱(HPA),研究人员筛选出 Cd248 作为 F-Act 的特征表面抗原,其在 F-Act 和 F-SH 中高表达,而在其他主要心脏间质细胞类型中几乎不表达。
鉴定 CD248 为 CAR-T 细胞针对 F-Act 的靶抗原 :IF 染色和 Western blot 分析表明,CD248 在梗死和梗死周边区与 periostin 阳性成纤维细胞共定位,且在 MI 后表达逐渐增加,同时与 αSMA 阳性的 F-Myo 和 COMP 阳性的 F-MFC 几乎不重合。对人类心脏样本的研究也得到了类似结果,进一步证实 CD248 可作为 CAR-T 细胞针对 F-Act 的有效且安全的靶抗原。
构建并验证靶向 CD248 的 BBIR-T 细胞系统 :鉴于 CD248 在部分腹部器官也有表达,研究人员借鉴 BBIR-T 细胞策略优化 CAR-T 细胞疗法。构建的 BBIR-T 细胞系统由表达 dcAv 的 BBIR-T 细胞和抗原特异性分子 BF 组成。体外实验表明,BBIR-T 细胞能有效识别并杀死 CD248 阳性的成纤维细胞,且具有高度特异性,只有当靶细胞表达 CD248、被 BF 标记且效应细胞为 BBIR-T 细胞时,才能发挥作用。
多次注射 BBIR-T 细胞改善 MI 小鼠心脏功能 :体内实验发现,心肌内注射的 BF 可在心脏中停留至少 14 天,且能有效标记 CD248 阳性细胞。多次注射 BBIR-T 细胞后,CD248 阳性细胞比例逐渐下降,三次注射后下降约 2/3。超声心动图和左心室导管插入术结果显示,BBIR-T 细胞疗法能延缓 MI 小鼠心脏功能恶化,改善左心室收缩和舒张功能,减轻心室重构。
BBIR-T 细胞疗法抑制纤维化扩展并改善心脏重构 :BBIR-T 细胞疗法能特异性清除 F-Act,抑制纤维化扩展和心室重构。病理分析表明,该疗法可减少梗死面积,抑制梗死周边区扩展,降低血清脑钠肽(BNP)水平,减轻心肌细胞肥大和肺水肿,且不会加重炎症反应和组织损伤。长期观察发现,该疗法的抗纤维化和抗心室重构效果在 3 个月后有所减弱,可能需要再次给药以维持疗效。
研究结论表明,F-Act 是 MI 后组织修复紊乱的关键原因,持续激活的 F-Act 会导致纤维化扩展和不良心室重构,最终引发心力衰竭。CD248 靶向的 BBIR-T 细胞疗法能有效抑制梗死周边区的纤维化扩展和心肌细胞肥大,改善心室重构,延缓心脏功能恶化。该疗法与传统 CAR-T 疗法相比,具有显著优势,如降低对有益成纤维细胞亚群的脱靶效应、减少对其他器官的影响、降低炎症细胞因子释放以及具有时间可控性等。此外,CD248 作为靶抗原具有高度保守性,为临床应用提供了可能。然而,F-Act 的来源、增殖和激活机制以及下游促进纤维化的信号通路仍有待进一步研究。未来,需要探索更安全、有效的靶点来抑制 F-Act 细胞的激活和增殖,以推动 CAR-T 疗法在心脏疾病治疗领域的发展。
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