【Science子刊】安全又有效！外泌体治疗可显著改善心脏恢复

      近期，有一项新的研究表明，使用由心肌细胞、内皮细胞和平滑肌细胞混合物自然产生的外泌体可增强心脏的恢复，其再生益处相当于注射人诱导多能干细胞，而不会增加心律失常等并发症的风险，同时也避免了致瘤风险以及免疫排斥。 

      该研究由阿拉巴马大学伯明翰分校、同济大学以及巴黎大学的科学家共同进行，并发表在《科学转化医学》杂志。题为“Exosomes secreted by hiPSC-derived cardiac cells improve recovery from myocardial infarction in swine”这项研究或许能为心肌损伤提供无细胞治疗方案。

      先前已有研究表明，通过注射心肌细胞，内皮细胞和平滑肌细胞的混合物可改善心脏病的恢复，但效果却因植入和滞留不佳而受到限制，这种方法存在潜在的肿瘤和心律不齐的风险。

      在这项研究中，科学家利用猪作为模型，使用由心肌细胞、内皮细胞和平滑肌细胞的混合物自然产生的外泌体（它们均来自人诱导多能干细胞），其产生的再生效益相当于直接注射人诱导多能干细胞心脏细胞（hiPSC-CC）。

      外泌体是膜结合的细胞外囊泡，包含生物活性蛋白，RNA和microRNA。众所周知，外泌体参与细胞间的通讯，并且作为潜在的临床疗法，人们对其进行了积极的研究。

      研究人员表示：“ hiPSC-CC外泌体是无细胞的，因此，医生可以利用hiPSC来源细胞的心脏保护和修复特性，同时避免了致瘤风险、细胞存储、运输和免疫排斥相关的复杂性。因此，hiPSC来源的心肌细胞分泌的外泌体改善了心肌的恢复，而没有增加心律失常并发症的发生频率，并且可能为心肌损伤提供一种无细胞治疗方案。”

      对大型动物进行研究对于鉴定，表征和量化对潜在治疗的反应是必要的。在本研究之前，科学家仅在小鼠模型和体外研究中证明了hiPSC-CC外泌体用于心脏治疗的可行性。

      在UAB实验中，患有实验性心脏病的三组幼猪分别接受了三种疗法之一：1）从人诱导的多能干细胞中提取的心肌细胞、内皮细胞和平滑肌细胞的混合物；2）从这三种细胞类型中提取的外泌体；3）三种细胞的均质化片段。

      科学家在该研究中获得了两个主要发现。首先，他们发现，用hiPSC-CC，hiPSC-CC片段或hiPSC-CC外泌体治疗的动物的左心室功能、梗塞面积、壁应力、心肌肥大、细胞凋亡和血管生成的测量结果相近，并且与未经治疗的动物相比有明显改善。其次，他们发现外泌体治疗并没有增加心律失常的风险。

      在培养细胞或主动脉环的实验中，他们发现hiPSC-CC产生的外泌体促进了培养的内皮细胞和分离的主动脉环中血管的生长。此外，外泌体通过减少编程性细胞死亡（称为凋亡）和维持细胞内钙稳态，从而保护了培养的hiPSC心肌细胞免受无血清低氧培养基的细胞毒性作用，这对心脏电导率具有直接的有益作用。外泌体也增加了细胞内ATP的含量，这是有益的，因为细胞ATP代谢的缺陷被认为是导致左心室肥大和心力衰竭患者心功能逐渐下降的原因。

      研究人员还发现，通过在hiPSC-CC外泌体中发现的15种最丰富的microRNA的合成模拟物，也可以介导其中一些体外有益作用。研究人员指出，关于microRNA在临床应用中潜在作用的认识还远远不够。（转化医学网360zhyx.com）

参考：

【1】https://medicalxpress.com/news/2020-09-exosome-treatment-recovery-heart-preclinical.html

【2】https://stm.sciencemag.org/content/12/561/eaay1318

【3】https://zhuanlan.zhihu.com/p/121290694