Science子刊封面：hiPSC-心脏细胞外泌体促进猪心肌梗死的恢复

Johnny

Science子刊封面：hiPSC-心脏细胞外泌体促进猪心肌梗死的恢复

近日，美国阿拉巴马大学伯明翰分校张建一教授、同济大学附属东方医院高崚研究员团队合作，在Science Translational medicine杂志（影响因子16.304）上发表封面文章，报道了由人诱导多能干细胞（hiPSCs）衍生的心脏细胞外泌体，可改善猪心肌梗死的恢复，而不会增加心律失常并发症的发生率，为心肌损伤提供了无细胞治疗的新选择。

   

《中国心血管病报告2018》显示，中国心血管病患病率处于持续上升阶段。推算心血管病现患人数2.9亿，其中冠心病1100万、心力衰竭450万。1980~2016年，中国心脑血管病患者出院人次数年均增速为9.85%，快于同期出院总人次数的年均增速（6.33%）。心脑血管病中各病种出院人次数年均增速：缺血性心脏病（11.42%）、急性心梗（10.73%）。

封面图片外泌体促进心脏恢复细胞移植在心血管疾病治疗领域具有诱人潜力。然而，移植细胞的驻留和整合有限，限制该方法的功效。该研究在心肌梗死的猪模型中比较了人类诱导多能干细胞（hiPSCs）衍生的心肌细胞、内皮细胞和平滑肌细胞的混合移植和这些细胞产生的外泌体的移植效果。他们发现细胞、细胞碎片和外泌体移植组的心脏功能有类似的改善，且没有发现增加心律失常。这表明外泌体具有作为心血管疾病的无细胞疗法的潜力。心肌梗死（MI）的细胞疗法部分是由移植细胞分泌的外泌体介导的。因此，该研究比较了由人诱导多能干细胞（hiPSCs）衍生的心肌细胞（CMs; 1000万）、内皮细胞（ECs; 500万）和平滑肌细胞（SMCs; 500万）的混合移植效果，或在MI后的猪中使用从三种细胞类型中提取的外泌体。

实验分组：

• 1.     Sham组：假手术组
• 2.     MI组：不给与治疗的梗死组
• 3.     MI+细胞组：hiPSC-CM、hiPSC-EC和hiPSC-SMC混合移植组
• 4.     MI+Fra组：相同剂量的细胞匀浆后的碎片移植组
• 5.     MI+Exo组：从hiPSC-CMs：hiPSC-ECs：hiPSC-SMC 2：1：1混合物中提取的外泌体（7.5 mg）移植组
  

将细胞和外泌体注射到受伤的心肌中。在体外，外泌体通过减少细胞凋亡、维持细胞内钙稳态和增加5'-三磷酸腺苷来促进小鼠主动脉环的EC管形成和微血管发芽，并保护hiPSC-CM。在体内，梗死后4周，MI+细胞组、MI + Fra组和MI + Exo组的梗死区域左心室射血分数、壁应力、心肌生物能、心脏肥大、疤痕大小、细胞凋亡和血管生成的测量结果优于MI组。MI、MI+细胞和MI+Exo组的动物心律失常事件的频率相似。因此，由hiPSC衍生的心脏细胞分泌的外泌体可改善心肌的恢复，而不会增加心律失常并发症的发生频率，并可为心肌损伤提供无细胞治疗选择。


hiPSC-CM、hiPSC-SMC和hiPSC-EC以及所有三种细胞类型分泌的外泌体的表征


hiPSC-心脏细胞外泌体增加EC的血管生成活性并保护hiPSC-CM免受缺氧的损伤

将hiPSC-心脏细胞外泌体用于梗死的猪心脏时，可促进心肌功能的恢复并限制心脏肥

大参考文献：GaoL, Wang L, Wei Y, Krishnamurthy P, Walcott GP, Menasché P, Zhang J. Exosomes secreted by hiPSC-derived cardiac cells improve recovery from myocardial infarction in swine. Science Translational medicine.2020 Sep 16;12(561):eaay1318.
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lixiuying1st

谢谢分享好文