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人类首创!心脏生物植入物帮助63岁病人改善病情,可在临床规模化应用

来源:博雅

日期: 2021.02.02

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日前,EBioMedicine杂志报道了一个案例[1]:一位63岁男性患者的心脏下壁有一个巨大的不可再血管化的疤痕,这也是本次外科手术的主要部位。在经过患者的知情同意和通过当地伦理委员会审批之后,这位患者接受了心脏生物移植物手术(PeriCord),同时在非梗塞区进行冠状动脉搭桥术,在植入心脏生物植入物后用手术胶进行了固定。


手术中的心脏生物植入物是一个12-16 平方厘米大小的脱细胞心包基质,其上铺满了人类沃顿氏胶冻来源的间充质基质细胞(WJ-MSC)。

心脏生物移植物


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3个月的临床随访无任何不良事件发生,3个月后心脏磁共振成像显示,治疗区域瘢痕肿块减少约9%。


这项研究开发并实施了第一个可扩展到临床应用的心脏生物植入手术,且证明了其安全性(ClinicalTrials.gov标识符:NCT03798353)。


01

梗死的心肌能再生吗?


心肌梗死(MI)引起不可逆的心肌损失,会导致非收缩性瘢痕的形成,最终,适应性不良的心室重构会诱发缺血性心力衰竭。


近几十年来,许多小规模临床试验已经测试了基于不同细胞来源的细胞治疗,目的是再生梗死心脏。许多这类试验只报告了心功能的轻微改善,并没有达到人们预期[2]。


而这次,基于间充质干细胞的心脏生物植入物带来了新突破。此前,在动物模型试验中,科研人员将包含人脱细胞心包和间充质干细胞的小型工程生物移植物进行心脏移植,结果证明是安全有效的。一旦移植到缺血心肌上,移植物就会有血管化和神经化,促进受损组织的血运重建,减小梗死面积,改善不良的重构过程和纤维化进程,最终改善心功能[3]。


02

为什么采用间充质干细胞?


间充质基质细胞的主要来源包括骨髓、脂肪组织和出生后丢弃的脐带、胎盘等。值得注意的是,大量异体间充质干细胞最容易从脐带的沃顿氏胶中收集,这些来自脐带的间充质干细胞)比来自成熟组织的间充质干细胞更原始,表现出介于胚胎干细胞和成体干细胞之间的中间属性。


此外,脐带来源的间充质干细胞分化成终末期细胞过程中突变的风险较低,在培养中具有广泛的扩展能力,免疫原性低,还具有免疫调节特性,这些特性使其成为异体细胞治疗的最佳候选。


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图片来自文献[1]


间充质干细胞的作用机理与再生和免疫调节能力相关,包括单核细胞对促进组织修复的抗炎表型的调节。研究人员观察到,脐带来源间充质干细胞使单核细胞向调节M2表型极化,并强烈抑制受刺激的同种异体T细胞的炎症反应[4]。


脐带来源间充质干细胞自发分泌大量促血管生成因子,有证据表明在梗死的哺乳动物心脏中有功能血管生成能力。间充质干细胞被趋化因子吸引归巢到心脏组织,并具有填充心室心肌的功能。在迷你猪模型中,直接注射到梗死灶的脐带间充质干细胞可分化为心肌细胞和内皮细胞[5]。


03

间充质干细胞会不会有更好的临床应用?


在生物组织工程中,间充质干细胞被嵌入到天然(去细胞化心包)或合成的支架中,避免了严酷的梗死环境,与直接注射细胞相比,提高了间充质干细胞的保留率和存活率。


间充质干细胞可以在人类异体生物材料中进行独特组合,还可以直接储存并根据要求使用;不需要宿主免疫抑制;涉及最少(如果有的话)的道德问题。


这些所有优势表明,生物工程化将会更好的发挥间充质干细胞的特性,加速其在临床的应用。


参考文献:

[1] First-in-human PeriCord cardiac bioimplant: Scalability and GMP manufacturing of an allogeneic engineered tissue graft

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32304998/

[2] Pfeffer M.A., Braunwald E. Ventricular remodeling after myocardial infarction. Experimental observations and clinical implications. Circulation. 1990;81:1161–1172. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2138525/

[3] 20. Simonetti O.P., Kim R.J., Fieno D.S. An improved mr imaging technique for the visualization of myocardial infarction. Radiology. 2001;218:215–223. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11152805/

 [4]Gyöngyösi M., Haller P.M., Blake D.J., Martin Rendon E. Meta-Analysis of cell therapy studies in heart failure and acute myocardial infarction. Circ Res. 2018;123:301–308. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29976694/

[5]Lupu M., Khalil M., Andrei E. Integration properties of Wharton's jelly-derived novel mesenchymal stem cells into ventricular slices of murine hearts. Cell Physiol Biochem. 2011;28:63–76. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21865849/


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