【Science子刊】心脏病患儿的曙光！经过52周实验，科学家发现新的人造心脏瓣膜，可减少钙化和改善血流功能，优于动物源性瓣膜

一直以来，研究人员尚未开发出一种能够生长并维持小儿患者功能的心脏瓣膜。所以对于患有心脏缺陷的儿童，唯一的选择就是使用经化学处理的动物组织制成的心脏瓣膜。

由于钙化原因，动物瓣膜通常会功能失调，并且它不随孩子共同生长，故需要不断更换。这些患儿通常需要接受多达五次甚至更多次的心脏直视手术，直到成年后植入机械瓣膜，而且余生都要服用抗凝血药物。

近日，有研究人员首次发现人造心脏瓣膜植入羔羊心脏后可随着生长，该研究发表在《Science Translational Medicine》，题为“Pediatric tri-tube valved conduits made from fibroblast-produced extracellular matrix evaluated over 52 weeks in growing lambs”，同时，明尼苏达大学创业公司Vascudyne 也获得了该瓣膜制造程序相关专利。

明尼苏达大学双城校区的研究人员表示，与动物源性瓣膜相比，这些瓣膜可减少钙化和改善血流功能。

在这项研究中，Tranquillo和他的同事使用了组织工程学和再生医学的混合物来制造不断增长的心脏瓣膜。在八周的时间里，他们使用了以前开发的专业组织工程技术，在实验室中从出生后的供体皮肤细胞中生成了血管状的管子。为了开发试管，研究人员将供体绵羊皮肤细胞以试管的形式结合在纤维蛋白中，然后使用生物反应器提供细胞生长所需的营养。

然后，研究人员使用特殊的洗涤剂从组织状试管中冲洗掉所有绵羊细胞，留下无细胞的胶原蛋白基质，该基质在植入时不会引起免疫反应。这意味着无需使用接受者的细胞进行定制生长，就可以存储和植入试管。

下一步是将其中三个管（直径约16毫米）精确地缝到一个闭合环中。然后研究者对其进行了轻微修剪以形成小叶来模拟直径约19mm的心脏瓣膜的结构。

图   缝制的心脏瓣膜外观

“我们制造的由成纤维细胞衍生的胶原蛋白基质制成的管已被证明能随着羔羊的肺动脉置换而再生”，研究人员说道。

Tranquillo说：“经过这些最初的步骤之后，它看起来就像是心脏瓣膜，但是问题就变成了它是否可以像心脏瓣膜一样起作用，以及是否可以成长？”

第二代三管瓣被植入三只小羊的肺动脉中，52周后，瓣膜再生，因为其基质中充满了来自受体羔羊的细胞，并且直径从19 mm增加到生理上正常的瓣膜约25 mm。研究人员还发现，根据超声图像测量，瓣膜小叶的长度增加了17％至34％。此外，研究人员表明，三管瓣比目前的动物瓣膜效果更好，几乎没有其他瓣膜植入相同年龄的羔羊后出现的钙化或血凝。

“我们从以前的研究中知道，该瓣膜在羔羊模型中具有再生和生长的能力，但是最大的挑战是如何维持小叶功能，该导管每年要经历4000万次循环，” Zeeshan Syedain博士说道，“当我们看到阀门从幼年羔羊到成年绵羊的整整一年的运转情况时，心情非常激动。”

Tranquillo说，下一步是将三管瓣直接植入心脏的右心室，以模仿最常见的外科手术修复方法，然后开始申请FDA批准在未来几年进行人体临床试验。

根据研究小组的说法，这些新的心脏瓣膜如果在人体临床试验得到证实，则可以帮助每年数千名患有先天性心脏缺陷的儿童减少瓣膜置换手术次数。该研究还指出，这些瓣膜还可以保存至少六个月，这意味着研究人员已经为外科医生提供了“现成的”治疗方案。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

【1】https://www.genengnews.com/news/hybrid-tissue-engineered-regen-med-heart-valve-can-grow-in-recipient/

【2】https://stm.sciencemag.org/content/13/585/eabb7225