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心力衰竭的細胞再生療法:我們在哪裏?

邁克爾·澤維爾床鋪

幹細胞中心,共濟會醫學研究實驗室,2150布裏克街,尤蒂卡,紐約州,13501

*通訊作者:Michael Xavier Doss,博士,幹細胞中心主任,共濟會醫學研究實驗室,布裏克街2150號,Utica, NY-13501,美國,電話:1-315-735- 2217分機:148;傳真:1-315-735-5648;電子郵件:Xavier@mmrl.edu

心力衰竭是導致死亡的主要原因,每年在美國約有30萬人死亡,在全球約有720萬人死亡。細胞再生療法在修複因心肌梗死、化療介導的損傷或其他導致心力衰竭的損傷而受損的心髒方麵具有巨大的潛力[1,2]。各種細胞群,如骨髓造血幹細胞、胚胎幹細胞來源的心肌細胞、臍帶血幹細胞、成體間充質幹細胞、外周血造血(CD34+)幹細胞、心髒祖細胞、成體心髒幹細胞、誘導多能幹細胞來源的心肌細胞/心髒祖細胞和內源性心髒成纖維細胞轉分化的心肌細胞被認為是替代治療的細胞來源[2-10]。這篇社論旨在總結心髒衰竭細胞再生療法的最新進展,遇到的問題和需要克服的挑戰,一個有效的心髒衰竭治療。

雖然自體幹細胞的心髒幹細胞治療備受關注,但使用患者自身幹細胞的早期臨床試驗結果充滿爭議,結果令人失望。根據《英國醫學雜誌》(Br.Med.J。348,g2688(2014))的效應量為0[11,12],而隻有包含缺陷的試驗才顯示積極結果[12]。然而,目前有三個正在進行的涉及骨髓來源細胞的三期臨床試驗。目前在歐洲招募患者的“BAMI”研究(冠狀動脈內回注骨髓源性單核細胞(BM-MNC)對急性心肌梗死全因死亡率的影響)中,患者將接受自體骨髓源性單核細胞。在由Celyad(原名Cardio3 Biosciences)讚助的table -1研究(自體心髒造血細胞治療缺血性心衰的安全性和有效性)中,患者將接受骨髓來源間充質幹細胞。該研究正在進行中,但目前在歐洲尚未招募患者。在Teva製藥工業讚助的充血性心力衰竭研究中,患者將接受來自不同捐贈者的骨髓間充質前體細胞cep41750。這3項正在進行的試驗的結果預計將在未來一到兩年內得到,並將得出成體幹細胞是否是治療心力衰竭的最佳細胞類型的結論。雖然成體幹細胞提供了一個優雅的自體選擇,但它們再生心肌的能力似乎是有限的。據信,移植/注射的成體幹細胞釋放可溶性旁分泌因子,介導心髒修複和再生。

其他對治療心力衰竭具有巨大潛力的細胞類型是誘導多能幹細胞(iPSC)衍生的心肌細胞/心髒祖細胞和由真皮或心髒成纖維細胞反分化的心肌細胞。盡管iPSC技術在治療心力衰竭方麵具有概念上的前景,特別是從iPSC來源中可以獲得數十億的心肌細胞,但在將其應用於臨床之前,仍有幾個主要的障礙需要克服。去分化成人分化細胞(皮膚細胞或血細胞)以重編程回到多能狀態和心髒分化協議是費時費力的。其他問題包括心髒分化導致其他臨床無關細胞表型的異質混合、畸胎瘤形成、免疫排斥、與原生心肌細胞嫁接時的電解耦以及鄰近原生心肌細胞的機械運動導致受損部位機械整合不良,特別是在左心室(人類心髒性猝死的主要受損部位)[7]。最近的一項研究表明,在非人類靈長類動物心肌缺血再灌注模型中,10億人胚胎幹細胞衍生的心肌細胞(hESC-CM)的心肌內輸送導致了受損心髒[13]的顯著肌肉化。但是,移植的hESC-CM產生了一種致心律失常的底物,所有接受hESC-CM的猴子都表現出心律失常。此外,移植的hESC-CM在3個月的時間內顯示不完全成熟。迫切需要對房室特異性ESC/iPSC-CM亞型進行分類,並改善這些心肌細胞的成熟特征,以創建一個更均勻的表型,密切再現原生細胞的電生理特征和藥理反應。這些努力應大大提高旨在恢複受損或衰竭心髒功能的再生方法的安全性,將潛在的心律失常並發症的可能性降至最低。

一種非常有前途的方法可以克服基於ESC或ipsc的心力衰竭細胞治療的缺點,即通過誘導源細胞中的某些主基因將一種不同的細胞類型轉化為另一種細胞類型。這種方法已在人類和小鼠的心髒和真皮成纖維細胞向心髒細胞的轉分化中得到成功證明[14-16]。梗死心髒瘢痕組織中的心髒成纖維細胞可以通過適當的心源性因子組合重新編程,從而實現衰竭心髒的內源性修複。通過將患者自身的真皮或心髒成纖維細胞轉分化為功能性心肌細胞,這些進展為退行性心髒病的更安全治療提供了希望。該方法將克服現有基於人類ESC或人類iPSC方法的一些局限性。與ESC和iPSC方法相比,轉分化方法的主要優勢在於,轉分化成纖維細胞的前景是無需經過與致瘤潛能相關的多能性階段。然而,這種方法目前仍處於初級階段,需要進一步的實驗探索來確定其在心衰細胞再生治療中的候選性。此外,轉分化效率和可重複性在實驗室中經常是有爭議的課題。在臨床環境下評估轉分化心肌細胞的治療潛力之前,迫切需要努力提高轉分化效率和可重複性

綜上所述,對於心衰患者來說,一種安全有效的細胞替代療法是充滿希望的,但要將這一希望變為現實還需要更多的努力和時間。

參考文獻

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引用:心衰的細胞再生療法:我們在哪裏?Int J Stem Cell Res 1(1): doi http://dx.doi.org/10.16966/ 2472-6990.e101

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出版的曆史:

  • 收到日期:2015年5月30日

  • 接受日期:2015年6月02

  • 發表日期:2015年6月06