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來源：iNature
心血管疾?。╟ardiovascular disease，CVD）是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致死亡的重要原因之一。隨著社會老齡化的加劇，其發(fā)病率和死亡率呈逐年上升趨勢。由于心肌細(xì)胞無法再生以及損傷后心臟組織修復(fù)的挑戰(zhàn)性，藥物治療的療效在患有嚴(yán)重心力衰竭的個體中受到限制。
近年來，隨著材料科學(xué)和技術(shù)的快速發(fā)展，基于生物材料的治療方法有望提供生物物理和生物化學(xué)的信號以調(diào)節(jié)心臟修復(fù)的外部微環(huán)境，促進(jìn)心肌再生。生物材料用于心臟修復(fù)的必備條件是生物相容性和生物降解性，它能降低局部微環(huán)境的排斥性，可長時間促進(jìn)移植細(xì)胞融入自然組織，并作為生物活性分子緩慢釋放的載體。
用于心臟修復(fù)的生物支架材料。功能生物材料支架的物理信號（如結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能、導(dǎo)電性）和生化刺激（包括藥物、生長因子和酶）促進(jìn)心臟再生，提高治療效果。
此外，類器官培養(yǎng)為研究人體發(fā)育提供了不受倫理限制的平臺，為藥物篩選提供了新的平臺，也是對現(xiàn)有2D培養(yǎng)方法和動物模型系統(tǒng)的高信息量的互補(bǔ)。隨著類器官培養(yǎng)系統(tǒng)以及其實(shí)驗(yàn)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，類器官應(yīng)用到了各大研究領(lǐng)域，其中包括心臟病的相關(guān)研究。利用各種生物材料和技術(shù)，心臟類器官可以模擬心臟的關(guān)鍵特征和功能。心臟類器官在藥物評價、疾病模型、心臟發(fā)育、移植等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
心臟類器官的構(gòu)建與應(yīng)用
中國科學(xué)院戴建武再生醫(yī)學(xué)研究團(tuán)隊歷時多年成功研發(fā)出具有良好生物相容性的可用于心肌內(nèi)注射的膠原支架，可為細(xì)胞提供穩(wěn)定的胞外基質(zhì)支持，注射到損傷心肌組織后可有效限制細(xì)胞從損傷部位擴(kuò)散，幫助重塑心肌再生修復(fù)微環(huán)境。自2016年起，團(tuán)隊與南京鼓樓醫(yī)院王東進(jìn)教授團(tuán)隊合作，開展了國際首個可注射膠原支架材料結(jié)合干細(xì)胞移植治療缺血性心臟病的臨床研究（NCT02635464）。通過44例入組受試者1年期的隨訪，結(jié)果表明細(xì)胞及材料移植安全性良好，膠原材料聯(lián)合干細(xì)胞移植在一年后可顯著減小患者心臟梗死體積，并且病人的生活質(zhì)量及心臟評級改善，對于術(shù)前病情較重（心臟射血分?jǐn)?shù)小于40%）的患者，效果尤為明顯。這一重要研究成果于2020年在JAMA子刊JAMA Network Open雜志發(fā)表。
近日，團(tuán)隊對心肌再生修復(fù)領(lǐng)域的研究進(jìn)行了總結(jié)，詳細(xì)介紹了心臟修復(fù)中使用的生物材料、心臟結(jié)構(gòu)和功能重建的策略、心臟修復(fù)的臨床研究以及心臟類器官的潛在應(yīng)用，為進(jìn)一步研究和開發(fā)新的心臟再生策略提供理論指導(dǎo)。
該綜述文章近期發(fā)表于Biomaterials Advances期刊（原名Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications）。文章系統(tǒng)總結(jié)了心臟再生修復(fù)研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展，討論了該研究領(lǐng)域存在的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展趨勢，為心臟再生研究和應(yīng)用轉(zhuǎn)化提供了重要指引。