研究人員將前體幹細胞移植到豬受損的心肌中，修復受損細胞，改善心臟功能。 這項研究可能會導致一種治療方法，可以使因缺氧而受損的心肌再生。當心肌缺氧時會發生心臟缺血。 如果時間延長，缺血會導致不可逆轉的損傷和心力衰竭，影響心臟有效泵血的能力。
心臟缺血最常見的原因是動脈粥樣硬化，即動脈中斑塊的堆積。 如果動脈被斑塊完全阻塞，則會導致心臟病發作或心肌梗塞。
以前的研究已經研究了逆轉由缺血引起的心肌損傷的方法，包括移植人類多能幹細胞 (hPSC)，這些細胞是未成熟的細胞，可以通過分裂和分化為構成人體的主要細胞群來自我更新 . 它們可用於創建所需的任何細胞或組織。
在臨床前試驗中，新加坡國立杜克大學 (Duke-NUS) 醫學院的研究人員培養了實驗室製造的 hPSC，並使它們分化為稱為心臟祖細胞的前體心肌細胞。 該過程的關鍵是研究人員使用層粘連蛋白，層粘連蛋白是一種指導某些組織細胞類型發育的蛋白質。 在這裡，研究人員在心臟中發現的層粘連蛋白類型上培養了祖細胞。
將大約 2 億個 11 日齡的祖細胞注射到受損的豬心肌中。 人們看到它們在受損組織中迅速組織起來，產生心肌移植物並繼續成熟。
「早在注射後 4 周，就出現了快速植入，這意味著身體正在接受移植的幹細胞，」該研究的第一作者 Lynn Yap 說。 「我們還觀察到新心臟組織的生長和功能發育的增加，這表明我們的方案有可能發展成為一種有效且安全的細胞治療手段。」
研究人員還發現心臟的泵血能力有了顯著改善，並且由缺血引起的肌肉死亡區域的面積減少了。
前體幹細胞移植前（左）和移植後（右）豬心臟的電解剖圖。 紫色區域代表健康組織，而其他顏色區域代表受傷組織。
先前的研究移植了已經開始跳動的心肌細胞，這導致了致命的心律失常。 在目前的研究中，研究人員使用了在移植後成熟並開始跳動的非跳動細胞。 使用不跳動的心臟細胞可將心律失常的發生率降低一半。 當發生心律失常時，它們是暫時的，並會在大約 30 天內自行解決。 此外，移植的細胞不會引發腫瘤形成，這是與幹細胞療法相關的另一個問題。
研究人員表示，由於使用層粘連蛋白來培養幹細胞，他們的技術易於重現且安全。
「為確保患者安全，基於細胞的療法必須顯示出一致的療效和可重複的結果，」該研究的合著者之一恩里科·佩特雷托 (Enrico Petretto) 說。 「通過廣泛的分子和基因表達分析，我們證明了我們基於層粘連蛋白的方案用於生成治療心臟病的功能性細胞具有高度可重複性。」
該研究的有希望的結果可能會導致一種可以再生因缺血受損的心肌的治療方法。
該研究的通訊作者 Karl Tryggvason 說：「我們的技術使我們更接近於為心力衰竭患者提供一種新的治療方法，否則他們將帶著患病的心臟生活並且康復的機會很小。它還將通過提供一種經過試驗和測試的方案對再生心臟病學領域產生重大影響，該方案可以恢復受損的心肌，同時降低不良副作用的風險。」
該研究發表在 NPJ 再生醫學雜誌上。