全能干细胞又添新证据！子刊：科学家成功修复猪受损心脏

全能干细胞又添新证据！Nature子刊：科学家成功修复猪受损心脏

摘要:细胞是人体的基本单位。一个成年人体内大约有40万亿到60万亿个细胞。干细胞作为一种具有无限自我更新能力的细胞，可以产生至少一个高度分化的子代细胞。根据发育阶段，干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞。根据分化潜能，干细胞可分为全能干细胞、多能干细胞和多能干细胞。由于干细胞具有优异的分化潜能和更新能力，可用于治疗多种疾病。

成年人的心脏基本上没有修复损伤的能力。与能够修复心脏损伤的两栖动物和鱼类相比，哺乳动物在修复受损心脏方面有其局限性。许多心脏病可导致心肌细胞和血管细胞死亡，并留下弹性差的瘢痕组织，使心脏功能恶化，进一步导致心脏病患者心力衰竭。

2022年5月12日，来自瑞典慕尼黑工业大学、卡罗林斯卡学院和阿斯利康的科学家在《自然细胞生物学》上发表了一篇论文。在这项研究中，科学家利用干细胞通过人类心室祖细胞(HVPs)创造了一种在猪体内再生心脏细胞的新技术。本研究证实了HVPs在发育过程中对器官的形成是必不可少的，在需要时可以成为心脏细胞，从而达到修复疤痕和受损心脏的积极效果(图1)[1]。

图1研究结果(来源:[1])

猪心在生理上与人的心脏非常相似，因此科学家们关注HVPs在修复受损猪心方面的有效性，从而为修复人类心脏的进一步研究提供更多线索。主要研究结果如下:

1.为了在单细胞水平上对HVPs介导的心脏修复进行分子解剖学研究，科学家使用成人心脏组织模型在体外模拟心力衰竭的关键步骤。图2显示HVPs被CXCL12/CXCR4信号吸引到心脏损伤部位，损伤部位得到动态修复。研究结果表明HVPs可以通过协调心脏发育的顺序过程，有效促进心脏细胞的再生；

图2 HVP被吸引到心脏受伤部位修复损伤的动态过程(来源:[1])

2.为了进一步研究HVPs在体内迁移和修复受损心肌的能力，研究人员将HVPs移植到一般表达LEA29Y (LEA29Y是人类CTLA4-Ig的衍生物，可以减弱全身T细胞反应)的猪体内。CD68免疫检测评估后，发现移植后无急性移植排斥反应。此外，以往在利用干细胞培养心脏细胞的过程中，患者可能出现的心律失常、致命性心律失常等常见副作用，在本次研究中并未出现。

慕尼黑工业大学的Karl Laugwitz教授介绍说:“在实验室研究中，我们可以动态地展示HVPs如何跟踪心脏的受损区域，迁移到受损区域并巧妙地为心脏细胞工作，以防止疤痕组织的形成。”

阿斯利康大学的研究员雷吉娜·弗里舍-丹尼尔森博士说:“这项技术成功地证实了新心脏组织的形成。更重要的是，它改善心脏功能，减少疤痕组织。这是我们一直在寻找的重建心脏的理想细胞。"

科学家们希望在未来两年内对人体进行临床研究，转化目前的研究成果，开发出一种针对人类心脏病患者的新疗法。如果这项可以修复受损心脏组织的新技术能够成功投入临床使用，心脏病患者可能会有更好的寿命。

干细胞疗法在修复
肺、卵巢、脑和其他器官中的应用

在干细胞研究中，间充质干细胞是目前最热门的干细胞之一。MSCs具有多向分化潜能，免疫原性低，来源广泛。它们可以迁移到受损组织并重建受损组织和器官，在器官修复领域发挥重要作用。

近年来，科技部每年都投入大量资金推动干细胞研究和转化。2022年4月29日，中国科技部发布了2022年国家重点研究计划“干细胞研究与器官修复”重点专项应用项目指南，该指南涵盖了新冠肺炎(图3)。

图3通报页面(来源:科技部官网)

随着再生科学技术领域的突破和与生物技术领域的不断交叉融合，目前尚无有效治疗手段的器官损伤有可能被治愈。现在，让我们结合前沿研究和具体案例，了解干细胞在器官修复中的诸多应用:

01

用干细胞修复肺损伤

在新冠肺炎疫情期间，一些重症患者会出现肺纤维化后遗症，极大地影响了患者的生活质量。自疫情爆发以来，干细胞多次被提及并用于临床实验，其有效性和安全性得到认可。在武汉，200多名患者接受了干细胞治疗。从体外回输的间充质干细胞通过其多向分化机制可再生新的肺泡组织，修复受损的肺组织，平衡肺微环境，在8 ~ 10天内达到治愈肺纤维化的目的。

2020年2月15日，科技部生物中心主任张新民在国务院联防联控机制新闻发布会上表示，“从目前来看，干细胞治疗可以抑制免疫系统的过度激活，通过改善微环境促进内源性修复，抑制急性肺部炎症进展，缓解呼吸窘迫症状。疗效显著(图4)。”

图4科技部生物中心主任张新民在新闻发布会上讲话。

02

干细胞修复卵巢早衰

卵巢早衰不仅导致不孕，还会增加心血管疾病、骨质疏松和性功能障碍的风险。目前大多数治疗手段效果甚微，干细胞移植成为治疗卵巢早衰的研究热点之一。

2021年发表在《生殖科学》和《干细胞研究》上的两篇治疗综述均认为间充质干细胞移植是治疗卵巢早衰最有效的方法，可以显著改善卵巢功能，增加卵泡数量，提高性激素水平，减少颗粒细胞凋亡。可用于治疗卵巢早衰和不孕症(图5)[2][3]。

图5研究结果(来源:[2] [3])

卵巢早衰是一个主要的医学问题。目前国内已经开展了5个干细胞临床研究项目，可以评价干细胞治疗恢复卵巢功能的安全性和有效性。用干细胞治疗卵巢早衰可能成为患者的新选择，为治愈卵巢早衰引起的更年期、不孕症等疾病带来希望，帮助女性留住青春。

03

用干细胞修复胰岛β细胞

胰岛细胞功能异常导致的胰岛素分泌不足是I型和II型糖尿病的共同特征之一，许多患者需要终身使用胰岛素治疗。

2020年3月19日，中国科学院研究组在Cell上发表了《常驻procr+祖细胞长期扩增胰岛生物》一文，首次证实了小鼠胰岛中成体干细胞的“身份”，回答了长期以来胰岛中是否存在干细胞的问题。

图6研究结果(来源:[4])

这项研究成功地鉴定了小鼠胰岛中的干细胞群。通过共培养Procr+胰岛β干细胞和血管内皮细胞可以再生功能性胰岛器官。新器官包含胰岛的所有细胞类型，在功能、形态、超微结构和转录组方面与真正的小鼠胰岛非常相似。它能快速响应糖刺激，分泌胰岛素，为治愈糖尿病提供了可能。

04

用干细胞修复大脑

科学家曾经认为，哺乳动物进入成年后，大脑中所有的神经元都已经形成，不会再有新的产生。直到20世纪60年代，人们才发现成人大脑的某些部分仍然可以产生新的神经元。

2016年6月2日，美国斯坦福大学医学院的Gary Steinberg在《卒中》上发文，证实干细胞移植技术可以显著改善患者的卒中症状，使患者重新获得行走、运动、言语等生活技能。

图7研究结果(来源:[5])

SB623细胞属于MSCs，从两名健康供体的骨髓中采集，通过实验室培养改造为增强脑功能。研究小组选择SB623干细胞作为治疗细胞，将其注射到中风受损的脑区，发现干细胞移植技术可以使患者重获基本的生活技能。虽然目前的临床结果只在少部分患者身上得到了肯定的验证，但结果令人振奋。这项技术逆转了中风的症状，有望改变已被判刑的中风患者的生活。其可用于治疗创伤性脑损伤、神经退行性疾病和其他脑部疾病。

05

用干细胞修复骨和关节

骨关节炎是骨科领域患病率最高、患者人群最广的疾病。作为曾经“专属于”老年人的疾病，近年来，因为马拉松等运动，骨关节炎已经成为当代人的常见病。

近年来，研究人员成功分离出人和动物MSCs，发现其在体外仍能保持干细胞的特性，成为研究热点。由于其高增殖和多向分化能力，MSCs已被用作软骨修复和再生的潜在治疗细胞。

MSCs可以使半月板和软骨中的软骨细胞局部再生，从而治疗骨关节炎，或者静脉输注间充质干细胞可以刺激患者自身软骨细胞的再生，缓解骨关节炎，恢复骨关节功能。得益于MSCs与各种支架材料良好的生物相容性，间充质干细胞在软骨修复中具有良好的应用前景[5]。

5月8日，中国科学院院士、中国细胞生物学会理事长、清华大学教授陈在《人民日报》撰文，全面介绍了干细胞的神奇之处及其临床应用前景。陈院士说，干细胞未来最重要的应用是再生医学。干细胞技术有望用于修复衰老的器官，让人活得更久，享受高质量的生活。而生命健康是科学问题，也是每个人都要面对的人生命题。随着研究成果的不断涌现，干细胞将继续为疑难复杂疾病提供新的治疗策略，为人类健康做出新的贡献。

图片来源:干细胞马来西亚，仅供学术交流。

作者|露娜

排版|露娜

目标

参考资料:

[1]Poch CM、Foo KS、德·安杰利斯MT等。迁移和抗纤维化程序定义了人类心脏祖细胞的再生潜力。自然细胞生物学。2022年5月；24(5):659-671.doi: 10.1038/s41556-022-00899-8。Epub 2022月12日。PMID:35550611；PMCID: PMC9106586。

[2]Ulin M，Cetin E，Hobeika E，等.人骨髓间充质干细胞疗法和其他治疗卵巢早衰的新方法.再现科学。2021年6月；28(6):1688-1696.doi: 10.1007/s43032-021-00528-z。PMID:33956339；PMCID: PMC8144118。

[3]Shareghi-Oskoue O，Aghebati-Maleki L，优塞菲m .移植人脐带间充质干细胞治疗卵巢早衰.干细胞研究。2021年8月11日；12(1):454.doi:10.1186/s 13287-021-02529-w PMID:34380572；PMCID: PMC8359553。

[4]王丹，王军，白力，等.从常驻祖细胞长期扩增胰岛器官样细胞.细胞。2020年3月19日；180(6):1198-1211 . e19 . doi:10.1016/j . cell . 2020 . 02 . 048 . PMID:32200801。

[5]斯坦伯格·GK、孔兹奥卡·D、韦克斯勒·LR等.移植改良骨髓间充质干细胞治疗中风的临床结果:1/2a期研究。中风。2016年7月；47(7):1817-24.doi:10.1161/stroke aha . 116.012995 . Epub 2016年6月2日。PMID:27256670；PMCID: PMC5828512。

[6]刘志刚。间充质干细胞在关节软骨修复中作用的研究进展[J].继续医学教育，2016，30(07):104-106。

本文为生物探索原创，欢迎个人转发分享。其他任何媒体或网站如需转载，必须在正文前注明出处生物探索。