科學(xué)家用多能干細(xì)胞首次制造出心臟起搏細(xì)胞
中國微生物菌種查詢網(wǎng) 來源：生物探索 / 2016-12-16 14:38:08
麥克尤恩再生醫(yī)學(xué)中心的研究人員從人類干細(xì)胞中開發(fā)出了第一個(gè)功能性的起搏細(xì)胞，為可替代的生物起搏器治療鋪平道路。這項(xiàng)發(fā)表于12月12日的NatureBiotechnology雜志上的研究闡述了人類多能干細(xì)胞如何在21天內(nèi)被誘導(dǎo)分化為起搏細(xì)胞。這些人類起搏細(xì)胞在大鼠心臟中成功顯示出生物起搏器的功能，通過激活電脈沖觸發(fā)心臟收縮。
多能干細(xì)胞具有分化成200多種不同類型細(xì)胞的潛力，這些細(xì)胞可以組成身體的每一個(gè)組織和器官。竇房結(jié)起搏細(xì)胞是心臟首要的起搏器，控制著動(dòng)物整個(gè)生命過程中的心跳。起搏器缺陷會(huì)導(dǎo)致心臟節(jié)律紊亂。目前，主要通過植入電子起搏器設(shè)備進(jìn)行治療。對(duì)研究人員來說，理解如何產(chǎn)生起搏細(xì)胞有助于弄清起搏細(xì)胞功能紊亂機(jī)制，并為開發(fā)生物起搏器提供細(xì)胞來源。生物起搏器具有替代電子起搏器的前景，它可以克服缺乏激素響應(yīng)、存在感染風(fēng)險(xiǎn)、電池壽命有限以及無法適應(yīng)兒童患者心臟大小變化的缺點(diǎn)。
根據(jù)此前在動(dòng)物模型中的研究結(jié)果，研究人員測試并繪制出人類多能干細(xì)胞分化為起搏細(xì)胞的特殊發(fā)育途徑。通過在21天內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)測試不同的信號(hào)分子，引導(dǎo)多能干細(xì)胞分化為起搏細(xì)胞。
研究人員表示，這一過程十分棘手，不僅要確定正確的信號(hào)分子，還要在適當(dāng)?shù)臐舛?，正確的時(shí)間刺激干細(xì)胞。展現(xiàn)器官生長和發(fā)育中精準(zhǔn)的發(fā)育生物學(xué)過程十分重要，研究人員在培養(yǎng)皿中以同樣的精度復(fù)制出了這一過程?！ ⊙芯咳藛T指出，測試這種生物起搏器的臨床試驗(yàn)大概需要5到10年的時(shí)間，他們的下一個(gè)目標(biāo)是啟動(dòng)安全性和可靠性的預(yù)臨床試驗(yàn)。同時(shí)，研究人員可以利用這項(xiàng)新技術(shù)從來自心臟起搏功能障礙患者的細(xì)胞制造起搏細(xì)胞，并利用這些疾病細(xì)胞進(jìn)行相關(guān)藥物研究。
從長遠(yuǎn)來看，研究小組希望開發(fā)生物起搏器移植到需要電子起搏器的患者中。在加拿大，每年超過10000的電子起搏器被植入到患者中，超過12萬患者帶著這些裝置生存。它們使用壽命一般為5到10年，平均7年。如果生物起搏器獲得成功，患者將有終身治愈的希望。