Nature子刊:人造心脏起搏细胞试验成功

来源:药明康德 / 作者: / 2016-12-23
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近日,来自加拿大多伦多McEwen再生医学中心(McEwen Centre for Regenerative Medicine)的科学家们做出了一项突破性的发现——通过诱导人多能干细胞,他们在体外用细胞组成了“心脏起搏器”,并在大鼠实验中成功激起了心脏跳动。这项突破性的研究也发表在了《自然》子刊《Nature Biotechnology》上。

▲McEwen科学家们诱导的心脏起搏细胞(图片来源:statnews)

心脏可谓是人体中最“劳碌”的器官,在人的一生中从不停歇地跳动。心跳产生自心脏中一个叫做窦房结的部位的起搏细胞,这些细胞能够自发产生动作电位并传导至整个心脏,引起心肌细胞有规律的收缩,从而产生心跳。当这些细胞发生病变时,就会出现心律失常等心脏病。

目前治疗这类心脏病最有效的手段是植入起搏器,通过人工产生的电脉冲来控制心脏的跳动。在中国,大约有50万名人工起搏器使用者,并且这个数字在迅速增加。但是人工起搏器也有许多的问题,最大的问题是它需要通过电池来产生电脉冲,电池的平均寿命大约是7年,也就是说,患者每隔7年需要再接受一次手术来更换电池。此外,对于儿童患者来说,人工起搏器并不能跟着心脏的生长而做出相应的改变,因此可能需要更频繁地更换起搏器。

以干细胞为基础的再生医学疗法有望能解决这一困境。多能干细胞具有分化成200多种不同类型细胞的潜力,这些细胞是人体许多组织和脏器的组成部分。加拿大科学家们通过发育生物学的手段,寻找并测试了从干细胞发育为心脏起搏细胞过程中的信号通路,并成功地建立了在21天内将干细胞转化成心脏起搏细胞的方法。当他们在培养皿中长出了起搏细胞后,更进一步地展示了这些细胞可以在大鼠体内产生并调控心跳。

这项研究的通讯作者、McEwen再生医学中心主管Gordon Keller博士说:“我们所做的是培养皿中的人类生物学,我们复制了产生心脏起搏细胞的自然过程。”

▲文章通讯作者Gordon Keller博士(图片来源:uhnresearch)

这个加拿大团队的长期目标是用这些体外培养的起搏细胞制造出生物起搏器,用来代替目前的人工起搏器以植入患者体内。这种生物起搏器将终身有效。不过,他们承认这离真正应用到患者身上还需要大约5-10年。下一步,他们计划展开临床前的稳定性和安全性测试。我们希望他们的研发计划顺利进行,早日为心脏病患者带来“全天然”生物起搏器。

参考资料:

[1] These newly created pacemaker cells can trigger a rat’s heart to beat

[2] Scientists produce functional heart pacemaker cells

[3] Sinoatrial node cardiomyocytes derived from human pluripotent cells function as a biological pacemaker

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