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人体干细胞让老鼠心脏再次跳起来
作者:佚名    出处:科技日报    浏览次数:2760(2013/8/15)
 

 

                 

    据英国《每日邮报》8月14日(北京时间)报道,美国科学家首次将老鼠的心脏移出并将心脏内的细胞移除,再用从人体皮肤获得的诱导多能干细胞(iPS细胞)对老鼠剩下的心脏支架进行处理,使其再次跳动起来。这项发表在《自然·通讯》杂志上的最新研究,有助于科学家们采用同样的方式制造出可供移植的人体器官。

  心脏病是英国最大的“杀手”,每年导致约7.4万人丧生。而在美国,每34秒钟就有1人因心脏病死亡,有500多万人罹患心力衰竭。

  在此次实验中,该研究的领导者、匹兹堡大学杨磊(音译)博士团队首先耗时10小时,将老鼠心脏中的所有细胞移除。接着利用促进分化的特定生长因子,得到来源于人体皮肤活组织的诱导多能细胞,对其编程后,再将获得的多能心血管前体细胞(MCP)放入剩下的心脏架构内。杨磊说:“这一过程能使MCP进一步分化成心脏中使用的心肌细胞、内皮细胞及光滑的肌肉细胞。迄今为止,还未曾有科学家做到这一点。”

  几周后,老鼠的心脏不仅开始重建,而且也开始以每分钟40—50次的频率进行收缩。不过,科学家们补充道,要想使心脏收缩得更强以及重建心脏的导电系统从而使心率能正常地加速和减慢,还需要进行更进一步的研究。

  科学家们表示,最新发现有望导致个性化的iPS细胞被用于器官移植中;还可用这一模型来对治疗心脏病的新药进行测试,或者研究胎儿心脏的发育情况。而在未来,也能用病人的一块皮肤组织获得专门的MCP,其能被用作一个生物支架,再生出一个适合移植的心脏。

  总编辑圈点

  我们一直把心脏比作发动机,但坏的发动机可通过替换零件很快修好,心脏修复却很难。与肝、肾、骨等不同,心脏不具备任何自我修复能力,一旦发生梗塞,心肌细胞便永久坏死,造成心脏功能缺损。科学家一直希望从再生医学和组织工程学获得帮助,实现像替换零件一样修复心脏缺损。本研究就开辟了这样一条道路,即通过MCP进行心脏“零件”的生产,力求使治疗心脏病像修发动机一样更加安全、简单和便宜。当然,类似方法也可用于其他器官。

    据国外媒体15日报道,美国匹兹堡大学的科学家成功利用人体干细胞培育出跳动的老鼠心脏。这一研究成果让很多人对未来的人体器官培育充满希望。研究过程中,科学家首先摘除老鼠的心脏,而后剥离心脏细胞。在此之后,他们植入利用人体干细胞培育的多能心血管祖细胞,最后让心脏重新跳动。研究发现刊登在《自然-通讯》杂志上。

    美国科学家成功利用人体干细胞培育出跳动的老鼠心脏。这一研究成果让很多人对未来的人体器官培育充满希望。照片展示了一层密集的心肌细胞     由于所用的诱导性多能干细胞可通过皮肤活体组织获取,这一研究突破有助于在未来培育用于移植的人体器官。诱导性多能干细胞是成体干细胞,能够像胚胎干细胞一样转换成人体内的任何细胞。这种干细胞可用于治疗多种疾病,其中包括糖尿病和帕金森氏症。干细胞疗法并非对病症进行治疗,而是修复和再生受损部位。

    研究过程中,科学家首先摘除老鼠的心脏,而后剥离心脏细胞。在此之后,他们植入利用人体干细胞培育的多能心血管祖细胞,最后让心脏重新跳动

    这是科学家第一次利用人体干细胞让自身细胞被剥离的老鼠心脏重新跳动。人体干细胞最后转化成心脏前体细胞,取代被剥离的细胞。这一研究突破意味着未来可以利用来自患者自身的诱导性多能干细胞培育用于移植或者在实验室测试药物的心脏以及其他器官。心脏病是英国的第一健康杀手,每年夺取近7.4万人生命,每天死于心脏病的人数在200人左右。在美国,平均每34秒就有1人死于心脏病,超过500万人患有心力衰竭,即心脏供血能力不足。

    在美国,平均每34秒就有1人死于心脏病,超过500万人患有心力衰竭,即心脏供血能力不足。照片中,医生正对一名男性心脏病患者进行电击复苏

    美国匹兹堡大学的杨磊(Lei Yang,音译)博士指出有超过一半的心脏病患者对当前的治疗手段没有任何反应,而用于移植的捐献者心脏又非常短缺。他说:“科学家一直在进行再生医学和组织工程学研究,希望能够找到新的治疗手段,解决这个大问题。如果能够拥有取代心脏病发作后受损组织或者整个器官的能力,对这些患者来说将是莫大的福音。”

    科学家利用诱导性多能干细胞培育的一颗跳动的心脏。诱导性多能干细胞是成体干细胞,能够像胚胎干细胞一样转换成人体内的任何细胞。这种干细胞可用于治疗多种疾病,其中包括糖尿病和帕金森氏症。干细胞疗法并非对病症进行治疗,而是修复和再生受损部位

    研究过程中,杨磊的团队首先摘除老鼠心脏的所有细胞。这一过程用到一系列制剂,历时大约10个小时。随后,他们将多能心血管祖细胞植入留下的“心脏支架”,而后添加特殊的生长因子,进一步刺激分化。多能心血管祖细胞利用诱导性多能干细胞培育,后者来自于人体皮肤活体组织。

    这一研究突破意味着未来可以利用来自患者自身的诱导性多能干细胞培育用于移植或者在实验室测试药物的心脏以及其他器官。心脏病是英国的第一健康杀手,每年夺取近7.4万人生命,每天死于心脏病的人数在200人左右

    杨磊指出:“多能心血管祖细胞是前体细胞,这一过程能够让多能心血管祖细胞进一步分化成3种心脏细胞,包括心肌细胞、内皮细胞和平滑肌细胞。在此之前,任何人都未曾尝试使用多能心血管祖细胞进行心脏再生。心脏的细胞外基质能够发送信号,引导多能心血管祖细胞变成正常心脏功能所需要的细胞。”

    经过几周的努力,老鼠心脏不仅借助人体细胞获得“重生”,同时还开始收缩,每分钟跳动40到50次。研究人员指出他们还需要进行进一步研究,让心脏的收缩足以满足泵血需要,同时重建心脏的电传导系统,让心跳速度能够相应地加速或者降速。杨磊表示未来可能利用患者自身的皮肤活体组织培育多能心血管祖细胞,而后“播撒”到生物学支架,培育出适于进行移植的替代器官。

    此外,这项技术也可用于实验室的新型心脏病药物测试,或者了解胎儿心脏如何发育。杨磊指出:“我们的下一个目标是研究培育人体心脏肌肉‘补丁’的可行性。我们可以利用这种‘补丁’取代心脏病发作造成的受损部位。由于无需像培育整个器官那样需要大量细胞,这种培育的难度可能更低。”

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