納米線心臟有機體新技術可為心臟病發作后的康復帶來革命性變革

近日，美國南卡羅來納醫科大學和科羅拉多大學的研究人員利用心臟器官組織和納米線推出了一種突破性的心臟修復方法，在臨床前模型中顯著恢復了心臟功能。這項創新有可能在未來為修復受損心臟組織提供一種替代心臟移植的有效方法。

心臟病是美國人的主要死因，據統計每36秒就有一個人死于心臟病。心臟病發作是心臟病的一種常見表現形式，當心臟供血受阻時，就會導致氧氣和營養物質的缺失，造成不可逆轉的組織損傷。雖然支架和藥物能有效地重新打開阻塞的血管，但它們并不能修復心臟組織的損傷，從而使患者面臨進一步并發癥的風險。

臨床前研究表明，納米線心臟器官組織有朝一日可以修復心臟，而不僅僅是防止進一步的損傷。美國南卡羅來納醫科大學（MUSC）和美國克萊姆森大學（CU）的生物工程師和臨床科學家團隊正在研究一種革命性的方法，它可以通過修復受損的心臟組織來改變心臟護理的格局。他們在2023年8月份的《科學進展》雜志上報告了他們充滿希望的臨床前研究成果。該團隊由梅穎博士領導，梅穎博士是中山大學和麻省大學生物工程項目的成員，在中山大學和麻省大學聯合任職。該聯合項目的博士生雷恩·巴斯是這篇文章的主要作者之一。

巴斯說：“心臟病發作留下的損傷通常被認為是永久性的，需要進行心臟移植，而可供移植心臟十分緊缺，為此，我們開發出了可導電的‘迷你心臟’，可以注射到受傷的心肌中，恢復其泵血功能。”

許多研究人員都試圖破解如何幫助心臟自我修復的難題。補充死亡的心臟細胞并促進修復的一種有希望的策略是將干細胞分化成‘促進修復’的心臟組織。然而，這種方法并不成功。

要了解原因，請想象一下心臟病發作后心臟內的混亂環境一一充斥著發炎的組織和無情的泵送，對新細胞毫不留情。梅穎說，加入單個干細胞就好比在暴風雨中種植一棵脆弱的樹苗，生根發芽的機會微乎其微。

梅穎表示，心臟經常會將干細胞擠壓到血管中，造成潛在的副作用和效率低下，此外，單細胞在心臟中面臨著惡劣的環境，尤其是在心臟病發作后，它們的存活率和有效性降低。

梅穎和他的跨學科團隊針對過去方法的弱點，提出了一種新策略。他們開發出了一種更有彈性的細胞結構，將干細胞衍生的心臟細胞包圍起來，稱為心臟器官組織。把它們想象成結構細胞的緊密團結，更有可能抵御心臟的挑戰性環境。

梅穎說：“通過將這些細胞制成類似心臟的小型微組織，我們可以創造出一種更具可持續性和抵抗力的結構，能夠抵御環境的突然變化。”

為了評估有機體在臨床前模型中治愈受損心臟的能力，梅穎與麻省醫療中心的細胞療法和心臟病專家合作，其中包括王紅軍博士、克里斯汀·德萊昂一彭內爾博士和唐納德·梅尼克博士。

在這項動物研究中，將這些心臟器官組織直接注入心臟后，模擬心臟病發作導致的功能喪失恢復了39%。這一發現表明，細胞裝置不僅能防止進一步損傷，還有助于修復已經受損的組織。

跨學科團隊仍不滿足，希望更進一步。梅穎說：“我們意識到，還需要另一層工程來確保與宿主組織的適當整合。”

因此，導電硅納米線的想法應運而生。這些微小的生物相容性導線肉眼看不見，能增強器官組織，使其與原生心臟的電信號同步。這些電信號有助于聚集在一起的細胞協調運動，使它們能更有效地與現有心臟組織整合和泵血。結果是，心臟功能驚人地提高了69%。

展望未來，納米線人體心臟器官組織可能代表著心臟護理領域的一次飛躍，因為它們不僅能防止進一步的心臟損傷，還能積極修復已經造成的損傷。

梅穎說：“我們的研究首次在臨床前模型中表明，納米技術和類器官技術的結合有望修復心臟病發作后的組織損傷。”

研究小組目前正集中精力加強和完善這項技術。巴斯說：“我們計劃更仔細地研究納米線如何改善心臟類器官療法。要使這種方法成為臨床現實，還需要進一步的研究、測試和驗證。如果研究繼續顯示出這種新方法的前景，梅穎希望它能在未來十年內進行臨床試驗。最終目標是提供一種比心臟移植更有效、更方便的療法來治愈受傷的心臟。”（綜合整理報道）（策劃／羅媛）