供稿人：陈煜宇，李涤尘 发布日期：2017-06-22
心脏病是死亡率最高的一类疾病，我国每年有超过300万人死于心脏病及其引发疾病。心脏病发病时，患者体内血液无法泵入心肌导致心肌细胞死亡心脏衰竭。即使抢救及时，心脏上大量死亡的心肌细胞也无法修复，心脏功能受损严重。
传统上研究人员采用干细胞移植的方式进行心脏修复，然而干细胞移植后分化存活的比例很低且性能不稳定，离实际应用还有很大差距。因此，部分研究人员开始探索其他方式进行心脏修复。近日，来自University of Alabama at Birmingham的Jianyi Zhang团队以及来自University of Minnesota – Twin Citites的Brenda M. Ogle团队共同发布了一项研究成果，他们采用3D打印组织贴片的方式为心脏打上“补丁”进行修复，这种组织贴片被称作“hiPSC-derived cardiac muscle patch(hCMP)”。
研究以实验鼠的心脏为对象，使用特殊的扫描技术扫描实验鼠心肌组织的细胞外基质，基于扫描结果，该团队用可降解的生物材料打印出了模拟实验鼠心肌组织细胞外基质的细胞支架，以用来支撑组织结构（图1左）。所使用的3D扫描、3D打印技术分辨率小于1μm，获得的支架与实验鼠心肌组织细胞外基质相似度极高，为后续培养干细胞营造了优异的环境。接着，经由人体心脏细胞重编程得到的诱导性多能干细胞被放置在所打印的支架上，干细胞按照正常组织内细胞的比例被诱导分化为心肌细胞、平滑肌细胞和内皮细胞，从而形成组织贴片hCMP（图1右）。
图1 左图为经3D扫描、3D打印后获得的细胞支架，右图为组织贴片hCMP （右下角均为放大图）
研究人员对hCMP进行了实验，hCMP被贴附在实验鼠心脏中发生过梗塞的部位。实验中hCMP与心脏融为一体，28天后通过超声检测可观察到梗塞部位的面积减小并且实验鼠心脏功能明显优于未贴附hCMP的对照组。该研究所提出的快速修补心脏方案为心脏病的治疗指出了新方向，应用前景广阔，也许未来患者只需要为心脏打上“补丁”即可康复。