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脐带血干细胞化身心脏修补匠

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中华文化源远流长,灿烂辉煌。在历史长河中有一个传统节日叫做“天穿节”,是我国民间纪念女娲补天拯救人类的纪念日。共工怒触不周山后,天塌地陷,苍生危在旦夕。女娲娘娘于是不辞辛劳的在世间遍选五色奇石,又用火将它们炼化成熔浆。女娲托着这些五色熔浆飞到天上,将天幕上那些巨大的窟窿一一补好。

在神话传说中,女娲娘娘能力挽狂澜,彩石补天。在现代医学中,有没有像五色奇石一样的好帮手,帮助医生去修补人体的重要器官呢?今天就向大家介绍一种能够修补心脏的神奇材料——脐带血干细胞。

发表在干细胞转化医学杂志上的一篇文章向我们详细介绍了一种装载了脐带血干细胞的3D工程纤维蛋白贴片,将有助于修复心梗后受损的心肌细胞[1]。

目前心肌梗死的治疗主要集中于抗血小板聚集、溶栓以及对冠状动脉解剖结构的侵入性评估,评判是否需要重新建立血运,恢复血供。近年来,细胞心肌成形术成为热门研究,利用具有再生潜力的干细胞生成新的心肌组织和血管。然而,在损伤后的恶劣环境中细胞存活率很低。科学家开始设计用于心肌植入的细胞支架或“贴片”,使具有再生能力的细胞与生物合成材料相结合,也可以补充生长或分化因子生成可移植的生物植入物。该研究对35只雌性小鼠进行了研究,共分为4组。其中13只心肌梗死小鼠植入装载了脐带血干细胞的纤维蛋白贴片;8只心肌梗死小鼠植入了单独的纤维蛋白贴片;8只心肌梗死小鼠不做干预;6只正常小鼠植入装载了脐带血干细胞的纤维蛋白贴片。

装载了脐带血干细胞的纤维蛋白贴片长什么样子,我们可以通过图一来了解一下。科学家在体内植入前评估了3D贴片的活力和分化状态。这些细胞在构建中仍然具有很高的活力,活细胞的荧光强度(绿色)为74%。

图一:装载脐带血干细胞的纤维蛋白贴片

如图二所示,植入四周后,在切除的心脏中检测到荧光素酶、绿色荧光蛋白和红色荧光蛋白信号。我们观察到贴片与心脏的附着良好,这些结构与小鼠心肌粘附良好,覆盖梗死瘢痕。

图二:植入四周后的小鼠心脏

图三可以看到有被标记为白色的部分,表示心肌梗死小鼠植入4周后,脐带血干细胞的纤维蛋白贴片的位置已出现了血管样结构。血管样结构意味着这一部分坏死的心脏区域,正在慢慢恢复生机。

图三:细胞贴片界面诱导的功能血管结构

这项研究将脐带血干细胞的纤维蛋白贴片移植到心梗小鼠的死心肌上,四周后从多个角度评价了小鼠的心功能参数,来判定移植效果。纤维蛋白贴片的使用为干细胞提供了一个良好的环境,这个创新型的移植方法与传统的细胞给药策略相比,提高了细胞存活率,使干细胞进行了定向的分化,促进血管再生,恢复心脏功能。技术的创新与脐带血干细胞的绝妙组合,将为脐带血的应用提供更大的舞台。

[1]SANTIAGO ROURA,CAROLINA SOLER-BOTIJA,et al.aPostinfarction Functional Recovery Driven by a ThreeDimensional Engineered Fibrin Patch Composed of Human Umbilical Cord Blood-Derived Mesenchymal Stem Cells[J].Stem Cell Translation Medicine,2015,4:956-966.

作者:独笠

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