中美科学家人工合成心脏干细胞

　　英国《自然·通讯》杂志12月26日刊登以郑州大学第一附属医院唐俊楠博士和沈德良副教授为第一作者、张金盈教授和美国北卡罗莱纳州立大学程柯副教授为通讯作者的一篇论文：用聚合物合成出干细胞。与天然干细胞相比，这类干细胞不仅具有相同疗效，还具有降低致癌风险、提高保存稳定性等诸多优势。新技术还适用于合成其他类型干细胞。该研究向开发出真正实用的干细胞产品迈出重要一步。

　　干细胞疗法通过分泌蛋白质和遗传物质等因子加速受损组织自我修复，且疗效已获得广泛证实，但相关试验显示它会对人体造成潜在危害，比如会诱导肿瘤快速生长和免疫排斥反应等，而且天然干细胞自身还具有易碎性、难保存性以及提取过程复杂等缺点。

　　而这次研究团队开发出一种简单实用的干细胞合成技术。他们用生物降解性和生物兼容性聚合物乳酸—羧基乙酸合成细胞模拟微粒（CMMP），再向微粒内加入天然心脏干细胞中提取的蛋白生长因子，用心脏干细胞的细胞膜将微粒包裹起来最终获得人造心脏干细胞。

　　体外实验和对心脏病小鼠试验均证明，CMMP与天然心脏干细胞在促进心肌细胞生长方面疗效相当。程柯解释道，CMMP内不含细胞核，不会复制而引起肿瘤，包裹它们的细胞膜能绕过免疫系统直接与心脏组织结合进行修复，从而规避了干细胞疗法两项最大风险。

　　张金盈接受科技日报记者采访时表示，CMMP成功研发意义重大，心血管疾病已成全世界患者死亡首因，目前药物和手术治疗效果有限。而合成干细胞拓宽了干细胞疗法的领域和方式，具有临床实用性。

　　近日，一项刊登于国际期刊Nature Communications杂志上的研究报告中，来自北卡罗来纳州立大学、北卡罗来纳大学教堂山分校、和郑州大学第一附属医院的研究人员通过研究开发了一种新型人工合成干细胞（synthetic stem cells）用于治疗心肌梗死。人工合成干细胞可明显规避天然干细胞移植所诱发的可能有害风险。 此外，人工合成干细胞可耐受快速冻融，这一特性和理念可广泛应用于其他类型的干细胞。

　　多项研究表明，干细胞治疗主要通过旁分泌机制（释放蛋白质和核酸等）修复损伤组织。虽然干细胞治疗的有效性已得到广泛证实，但是其疗法仍具有一定的潜在风险，例如诱导宿主肿瘤形成和免疫排斥反应。另外，干细胞自身具有易碎性、难保存性、和操作的复杂性等缺点。

　　任职于北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的本文通讯作者程柯Ke Cheng教授，一直致力于心脏干细胞的研究。这次，Cheng教授位于北卡的实验室和郑州大学第一附属医院的张金盈教授合作，研发出具备心脏干细胞分泌因子和细胞膜的人工合成干细胞，并命名为细胞模拟微粒（Cell-mimicking microparticle， CMMP）。

　　Cheng说，“我们的设计思路是从天然心脏干细胞中提取分泌因子，再和生物可降解微粒融合形成颗粒，最后包被心脏干细胞的细胞膜。我们称这种能模拟细胞治疗功能的微球为细胞模拟微粒CMMP。”

　　体外研究实验证明，CMMP和心脏干细胞均可促进新生乳鼠心肌细胞的生长和搏动性。研究人员在小鼠的急性心肌梗死模型上检测CMMP的治疗功能时发现，CMMP具备和天然心脏干细胞相似的心脏修复作用。由于人工合成的干细胞没有细胞核，因此降低了诱发宿主肿瘤形成和免疫排斥的风险。

　　Cheng介绍到，“人工合成的干细胞更像是灭活的病毒载体。其细胞膜可促使人工合成干细胞和心肌组织结合，进而释放旁分泌因子修复损伤心肌，但又可以最大程度的不诱发免疫排斥反应。所以人工合成干细胞既可以发挥干细胞的治疗作用又可规避其诱发的副作用。”

　　相较于天然提取和扩增的干细胞，合成干细胞具备稳定性和快速冻融的耐受性。并且合成干细胞不需要从患者自身组织中临时提取，制备过程除了适用于心脏干细胞外，同样适用于其他类型的干细胞。

　　Cheng期望CMMP将来可以进一步发展为商业化的药品，使更多的患者得益于干细胞治疗。论文的共同通讯作者郑州大学第一附属医院的张金盈教授同样认为CMMP的研发具有巨大的社会价值和经济价值，他表示，“目前心血管疾病是全世界范围内患者死亡的主要原因。据世界卫生组织（WHO）统计，仅2012年就有1750万人死于心血管疾病，占全球死亡总数的30％以上。因此，如何提高心血管病患者的生存率和改善预后是心血管领域科学研究的首要目标。目前临床上治疗心肌梗死疾病的手段主要局限于药物治疗和手术治疗。现阶段干细胞治疗虽然已开展临床试验，但是仍有众多局限性。人工合成干细胞的研发拓宽了干细胞治疗的领域和方式，具有一定的临床实用潜力”。论文的第一作者唐俊楠博士和共同第一作者沈德良副教授表示将继续沿用CMMP的制备理念，进一步研究CMMP的治疗机制和相关转化实验，期待有一天CMMP能应用于临床并造福患者。