在实验室中创建的大型人体心肌片首次在心脏病发作模型中对大型动物进行了测试。这种临床相关的方法显示贴剂显着改善心脏病发作损伤的恢复。
该结果更接近于通过在死心肌区域缝合心肌片来治疗人类心脏病发作的目标，以减少经常导致心力衰竭的病理。
该研究由Jianyi“Jay”Zhang，医学博士，博士，阿拉巴马大学伯明翰生物医学工程系主任，UAB医学院和UAB工程学院联合系主任领导。
每个贴片的尺寸为1.57×0.79英寸，几乎与一角硬币一样厚。Zhang及其同事发现，将这些贴片中的两个移植到猪心梗的梗塞区域可显着改善心脏左心室(主要泵腔)的功能。贴片还显着减少了梗死面积，这是死肌的面积;心肌壁应力和心肌扩大;以及在死心肌周围的瘢痕边缘区域中显着减少细胞凋亡或程序性细胞死亡。此外，贴剂不会在心脏中诱发心律失常，这是在一些过去的生物医学工程方法中观察到的治疗心脏病的严重并发症。
修补程序成功的关键是如何设计它们。
每个贴片是三种细胞类型的混合物--400万个心肌细胞或心肌细胞;200万个内皮细胞，众所周知可以帮助心肌细胞在微环境中存活和发挥作用;和200万平滑肌细胞，排列血管。三种细胞类型与心脏谱系，人类诱导的多能干细胞或hiPSC不同，而不是使用由皮肤细胞或其他细胞类型产生的hiPSC。每个贴片在三维纤维蛋白基质中生长，该基质来回摇动一周。一天后细胞开始同步搏动。
这种三种细胞类型的混合物和动态摇摆产生更多的心肌细胞，这些细胞更成熟，具有优越的心肌生理功能和收缩力，与由非动态摇动的单层细胞制成的贴片相比。贴片在其生理和收缩性质上类似于天然心肌组织。
过去尝试使用hiPSC治疗心脏病发作的动物模型 - 使用注射细胞或细胞生长为非常薄的细胞 - 已显示hiPSC的存活率或移植率非常低。本研究的植入率相对较高，为10.9%，移植后4周，移植导致心脏恢复得到改善。
补片的部分有益效果可能通过从贴片中的细胞释放称为外泌体的微小气泡而发生。这些外泌体将蛋白质和RNA从一个细胞携带到另一个细胞，是一种不完全了解的常见细胞间信号传导方法。在组织培养实验中，研究人员发现从大的心肌片中释放的外泌体似乎可以保护心肌细胞的存活。
另外，贴剂似乎可以防止或逆转与心脏梗塞区域接壤的心肌组织的肌节中蛋白质磷酸化的有害变化。该结果首次表明，hiPSC衍生的心脏细胞可以通过减少肌节蛋白磷酸化状态的适应不良变化来改善心脏病发作后的收缩功能。肌节是心肌细胞肌原纤维中的收缩单位。
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