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干细胞疗法利用免疫系统修复破碎的心脏

来源:Nature2019-12-02

Nature 2019-12-02

生物学家已经发现干细胞疗法改善心脏功能的机制。一个在老鼠中工作的研究人员发现,这些细胞能够促进免疫反应,从而改善器官的功能,并且还发现了如何用一种化学物质来模拟这种修复。

对受损心脏的干细胞疗法已在动物中显示出一些短期改善,但对人类的作用却受到限制。最初,科学家认为,对小鼠的好处来自于干细胞分化为跳动的心肌细胞(称为心肌细胞)。但是随后的研究,包括俄亥俄州辛辛那提儿童医院医学中心的心血管生物学研究员杰弗里·莫尔肯汀(JefferyMolkentin)进行的一项研究表明,这些细胞并未发生这种转化。

如今,在《自然》杂志上,莫尔金汀(Molkentin)的研究小组报告说,两种常见的干细胞疗法可触发称为巨噬细胞的免疫细胞,从而有助于修复心脏受损区域的结缔组织,从而改善其功能。

研究小组表明,这种修复机制也可以使用一种称为酵母聚糖的化学物质来实现,该酶已知会引发免疫反应。

这些发现可能对人类干细胞疗法的未来产生重大影响,人类是一个数十亿美元的产业。在某些国家/地区的诊所已经提供了针对心脏病的干细胞疗法-全世界头号杀手,每年造成约1700万人死亡。但是,仅有有限的证据表明它们有效。许多科学家也不再认为这种疗法中使用的细胞是真正的干细胞,因为它们无法自我更新,但是术语干细胞疗法仍然被提供这些疗法的公司和诊所广泛使用。

Molkentin小组将这些疗法中使用的两种类型的细胞注入了暂时缺氧的小鼠心脏受损区域,以模仿心脏病发作的情况。这些类型中的一种是从骨髓中提取的单核细胞,它们是人类干细胞疗法临床试验中最常用的一种,另一种是心脏间充质细胞。研究人员发现,接受细胞注射的小鼠的心脏功能明显优于接受安慰剂的小鼠的心脏功能。

但是当研究小组发现接受干细胞疗法的小鼠并没有比接受化学酵母聚糖的小鼠更好。实际上,酵母聚糖的作用要比干细胞疗法更长。

为了进一步验证这种疗法是从免疫反应中获得效果的理论,研究小组将死细胞碎片注入了一些小鼠体内,发现这同样可以改善心脏功能。莫尔肯丁说,这项研究表明我们甚至不需要再注入活细胞

在其他实验中,研究人员抑制了某些小鼠的巨噬细胞活性。在这种情况下,修复过程既不会发生在接受干细胞的小鼠中,也不会发生在接受酵母聚糖的小鼠中。

这项研究非常重要,因为它清楚地表明免疫系统触发的炎症驱动修复机制,德国汉诺威医学院的心脏病学家托马斯·图姆说。

莫尔肯丁(Molkentin)说,该结果也可能适用于用于其他疾病的干细胞疗法。他说,这些细胞产生的任何益处都可能来自局部和急性免疫反应,而不是细胞本身的再生能力。

圣路易斯华盛顿大学的心脏衰竭心脏病学家和免疫学家科里·拉文(KoryLavine)表示,这项研究可能会挑战那些正在研究干细胞治疗的研究人员,这些疾病的治疗范围从骨关节炎到神经退行性疾病,重点在于免疫细胞在糖尿病中的作用。身体,而不是依靠治疗的力量。

一些科学家说,真正的干细胞在治疗心血管疾病方面仍然很有价值。西雅图华盛顿大学的研究人员表明,源自人类胚胎干细胞的心肌细胞可以帮助心脏衰竭的猴子重建心肌。

另一个可能将重点从干细胞疗法转移到其他地方的原因是,它们的产生成本高昂,并且需要监管机构的耗时批准。Lavine说:如果有现成的化学药品,那将是一种更加可行的疗法。

 

doi10.1038/d41586-019-03645-7

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