新研究成果为构建紫绀型先心病患者个体化修补材料提供了新思路

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日期:2020-03-30 08:48:03    来源:科技日报    

科技日报记者3月29日从哈尔滨医科大学附属第二医院获悉,由哈尔滨医科大学附属第二医院心外科康凯、蒋树林教授团队与加拿大多伦多总医院李仁科教授合作完成的一项科研成果,2月底被国际著名专业期刊《生物材料》收录并发表。该论文发现来自紫绀型先天性心脏病(C-CHD)患者的骨髓干细胞,因为经过了天然的“乏氧预适应”,故而有着更好的促血管生成、抗凋亡、抗炎等优良的种子细胞的潜质,因此可作为构建C-CHD病人个体化组织工程心肌补片(EHTs)的“种子细胞”。此举为构建“紫娃”即紫绀型先心病患者个体化修补材料提供了新思路。哈医大二院康凯、啜俊波为论文共同第一作者,蒋树林、李仁科为论文共同通讯作者。

迄今为止,各种类型的C-CHD依旧是世界范围内威胁少年儿童生命安全的主要疾病。康凯教授介绍,由于心脏畸形所导致的动、静脉血混合,此类小患者自出生起,周身就处于非常特殊的乏氧状态而呈现“青紫色”外观,故俗称为“紫娃”。

现阶段,采用合适的修补材料矫治“紫娃”的心脏畸形是解决上述难题的唯一出路,而理论上具有生长潜能、可随患儿生长而生长的EHTs被视为先心病患儿最理想的修补材料。因富有来源广泛、可体外扩增、有多能向分化潜能等特质,同时能有效地规避移植术后的免疫排斥反应,以及所涉及的复杂的社会伦理问题,自体来源的骨髓干细胞(hMSCs)一直是组织工程学界比较青睐的种子细胞的“源泉”,但对“紫娃”来说,其自身的hMSCs能否承担起种子的“角色”和职责,迄今尚未得到科学证实。

不过,课题组敏锐地发现:“紫娃”通常拥有更加丰富的体肺侧支循环,其血清内的促血管生长的因子也明显高于非紫绀组先心病患儿。此外,在细胞移植领域,对移植细胞提早采取“乏氧预适应”措施,是学术界公认的可以改善细胞移植后生存率的有效手段。基于上述临床现象与科研共识,课题组提出了大胆的假想:源自C-CHD病人的骨髓干细胞(hMSCs),因为经过了天然的“乏氧预适应”,有可能跃升为耀眼的“种子明星”。在国家自然科学基金、中国博士后基金的资助下,康凯团队以《紫绀型先心病患者来源的骨髓干细胞可作为工程化心肌研究种子细胞的理想选择》为题,开展了长达7年之久的艰辛探索。

研究结果表明:在乏氧的情况下,C-CHD病人来源的hMSCs增殖更快,克隆形成更多,这是源于hMSCs可合成并分泌更多的促血管生成因子;C-CHD患者来源的hMSCs有更强的抗凋亡能力,是天然的乏氧诱导了其细胞内凋亡相关因子发生适应性调节;C-CHD病人来源的hMSCs有更好的抗炎能力,显示出与乏氧诱导细胞内抗炎因子的表达上调、促炎因子的表达下调密切相关。将患者来源的hMSCs进行在体移植后,可更好地适应移植后的乏氧环境,并与补片共价结合的生长因子携手发挥协同作用,从种子细胞和支架平台两个角度加速EHTs的再血管化进程,由此为复杂C-CHD患儿的手术贡献了理想的个体化修补材料。

不仅如此,本项成果还为当前的组织工程研究带来了重要的启示——即某些病理状态下的自体来源细胞经过了“天然的预适应”,因此可能被“培育”成更理想、更优越的种子细胞。《生物材料》审稿专家评价认为,“这种重新定位某种‘缺陷’细胞在组织工程科研中的想法是激动人心的,将在一定程度上改变甚至颠覆人们在组织工程种子细胞选择中的既有观念。”

据了解,康凯教授自2011年于加拿大多伦多总医院研修回国后,一直致力于新型工程化心肌补片的开发应用研究。历经多年努力,他和团队成员先后在《美国心脏病学会杂志》、《生物材料》、《国际干细胞》等知名期刊发表SCI论文11篇,其中影响因子大于10分2篇,总影响因子53.552;并且先后获得国家自然科学基金、中国博士后基金、黑龙江省自然科学基金资助近20项。目前,康凯团队正在既往学术成果的基础上,聚焦具有导电性能心肌补片的研发,以期实现梗死心肌结构和电生理功能的重建。(记者 李丽云 通讯员 衣晓峰)

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