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细胞治疗心脏病登上《科学》封面!免疫细胞和干细胞修复心脏损伤

来源:博雅

日期: 2022.01.12

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2022年1月6日,《科学》(Science)杂志发表了一篇文章:来自宾夕法尼亚学的研究者在通过CAR-T靶向修复了受损纤维化的心肌细胞,使心脏恢复正常功能[1]


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虽然之前众多研究均已表明CAR-T细胞能够消除活化的心肌成纤维细胞,但与此同时,CAR-T细胞也会损伤到其余正常的成纤维细胞,可能会给患者带来长期的健康带来风险。而此团队研究者为了将CAR-T细胞用于心肌纤维化治疗,同时减小安全风险,开发了一种在体内产生瞬时CAR-T细胞的方法,让其仅在短时间发挥作用,从而尽可能避免影响其余正常细胞。



他们将mRNA封装在气泡状的微型脂质纳米颗粒中,通过类似于mRNA疫苗的方式注射至小鼠体内后,被封装的mRNA分子被T细胞捕获,使得T细胞获得特异性靶向攻击心肌成纤维细胞的能力。


如此精准、快速的靶向治疗,使得细胞疗法在心脏疾病中的运用更加成熟、更上一层楼。


关于心脏病与心脏纤维化


根据世界卫生组织公布的十大死因名单,心脏病是全球第一大死因。心脏纤维化存在于所有类型的心脏疾病中[2]。心脏出现损伤后,心肌细胞会出现死亡,引发炎症和纤维化反应,而纤维化会导致心脏组织僵硬、收缩功能障碍等,随着病情不断发展则可能会出现心力衰竭。由于心脏纤维化通常与心血管疾病有关,因此人们正致力于寻找抗纤维化治疗方法。

免疫细胞治疗心脏疾病


当心脏出现损伤时,机体会通过各种过程做出反应,来维持心脏的功能,而在这其中最为核心的便是炎症以及免疫细胞信号。免疫系统会根据机体受伤情况,做出相应的反应,使得机体适应这一变化[3]。免疫系统对正常心脏功能和对损伤的反应有着很重要的作用,这已经成为令人兴奋的研究领域。


当前,已在动物实验中证实接受免疫T细胞治疗的小鼠比未接受免疫T细胞治疗的小鼠心脏纤维化程度要轻很多[1]。此外,还发现心脏成纤维细胞活化蛋白是心脏发生纤维化的靶标分子,而以该蛋白为靶标的CAR-T细胞疗法可以很好的改善小鼠心脏纤维化程度,其效果十分显著。


虽然还未真正运用于临床实验中。但免疫系统对心脏损伤的反应是不容忽视的,合理利用免疫细胞进行治疗干预有望为心脏病提供新的治疗途径。


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图片来自[3]


细胞治疗心脏疾病


随着医疗技术的不断完善,当前,全球有多个干细胞治疗心脏疾病的临床项目正在进行中,至今共有389项在clinicaltrials.gov 网站上注册的干细胞治疗心脏病的临床研究项目。


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在这些干细胞临床研究中,许多都采用了间充质干细胞,因其在体内及体外均可以分化为心血管细胞,以及还可以对免疫系统起调控作用,降低了移植排斥的风险,所以,在心脏疾病治疗领域给人们带来了巨大的希望。


弗洛雷亚等人进行了一项研究(TRIDENT 研究)[4],将缺血性心肌病患者分为两组,经心内膜注射同种异体人骨髓间充质干细胞(根据注射细胞数量高低而划分为高剂量组、低剂量组)。给药 12 个月后,复查心脏相关指标。结果发现间充质干细胞治疗改善了两组患者心脏功能,两组瘢痕大小均减少,且在这期间未观察到严重的治疗相关不良事件。这些发现强调了使用干细胞治疗对于心脏疾病的重要性。

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图片来自[4]


细胞外泌体治疗心脏疾病


无细胞疗法,顾名思义,便是采取细胞的分泌物如外泌体等来对患者进行治疗,而不是直接使用细胞进行治疗。当前众多研究表明,间充质干细胞治疗心血管疾病主要通过旁分泌来发挥其功能。众多动物实验证实干细胞分泌的外泌体可改善小鼠的心血管情况。


研究人员[5]在ACS Nano上发表了一篇文章,表示已经研发出一种微创的干细胞外泌体喷雾剂,可帮助修复心肌梗塞后的心脏,当前,该喷雾剂已在大鼠模型中显示出显著疗效。


但是,目前该方法仍处于动物实验阶段,距离步入临床研究仍需一段时间。有专家预测,未来将有促血管生成作用的外泌体结合到生物相容的 3D 结构(支架)中可能会为心脏再生的概念开辟新的视野[6]


医学技术的不断发展,研究者的不断探索,促进了心脏疾病治疗领域的发展,坚持不懈的努力将会一层层拨开细胞治疗以及无细胞治疗的面纱,揭示其治疗机制及作用,相信未来可期!


参考文献:

[1]Rurik JG, Tombácz I, Yadegari A, Méndez Fernández PO, Shewale SV, Li L, Kimura T, Soliman OY, Papp TE, Tam YK, Mui BL, Albelda SM, Puré E, June CH, Aghajanian H, Weissman D, Parhiz H, Epstein JA. CAR T cells produced in vivo to treat cardiac injury. Science. 2022 Jan 7;375(6576):91-96.

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34990237/

[2] Wiśniewska J, Sadowska A, Wójtowicz A, Słyszewska M, Szóstek-Mioduchowska A. Perspective on Stem Cell Therapy in Organ Fibrosis: Animal Models and Human Studies. Life (Basel). 2021 Oct 11;11(10):1068.

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34685439/

[3] Rurik JG, Aghajanian H, Epstein JA. Immune Cells and Immunotherapy for Cardiac Injury and Repair. Circ Res. 2021 May 28;128(11):1766-1779. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.121.318005. Epub 2021 May 27.

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34043424/

[4] Florea V, Rieger AC, DiFede DL, El-Khorazaty J, Natsumeda M, Banerjee MN, Tompkins BA, Khan A, Schulman IH, Landin AM, Mushtaq M, Golpanian S, Lowery MH, Byrnes JJ, Hendel RC, Cohen MG, Valasaki K, Pujol MV, Ghersin E, Miki R, Delgado C, Abuzeid F, Vidro-Casiano M, Saltzman RG, DaFonseca D, Caceres LV, Ramdas KN, Mendizabal A, Heldman AW, Mitrani RD, Hare JM. Dose Comparison Study of Allogeneic Mesenchymal Stem Cells in Patients With Ischemic Cardiomyopathy (The TRIDENT Study). Circ Res. 2017 Nov 10;121(11):1279-1290.

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28923793/

[5] Yao J, Huang K, Zhu D, Chen T, Jiang Y, Zhang J, Mi L, Xuan H, Hu S, Li J, Zhou Y, Cheng K. A Minimally Invasive Exosome Spray Repairs Heart after Myocardial Infarction. ACS Nano. 2021 Jun 21.

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34152126/

[6] Ghodrat S, Hoseini SJ, Asadpour S, Nazarnezhad S, Alizadeh Eghtedar F, Kargozar S. Stem cell-based therapies for cardiac diseases: The critical role of angiogenic exosomes. Biofactors. 2021 May;47(3):270-291

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33606893/


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