脚手架与修复一个破碎的心

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这些天来的人通常不会死于心脏病发作。 但心脏肌肉损伤是不可逆的,大多数患者最终死于充血性心脏衰竭,发达国家最常见的死亡原因。

干细胞,现在希望实现不能做什么身体:修补破碎的心。 在华盛顿大学的工程师和医生已经建立了一个支架,支持干细胞衍生的心肌细胞的生长和集成。 一个脚手架的描述,它支持在实验室中的心肌细胞的生长,并鼓励生活的动物的血液血管生长,发表在本周的国家科学院论文集。

“今天,如果你有心脏病发作的也没什么,医生可以修复损坏的,说:”主要作者,威斯康星大学的生物工程教授巴迪·拉特纳。 “你是在本质,判处一个下坡幻灯片,发展中国家充血性心脏衰竭,大大缩短你的寿命。

“你的身体不能作出新的心脏细胞,但如果我们能够提供重要的新细胞,心脏受损部分吗?”

拉特纳和他的同事们建立了一个微小的管状多孔支架,支持和稳定脆弱的心脏细胞,可以注射到受损的心脏,它会促进细胞生长,并最终消失得无影无踪。 新的支架不仅支持心脏肌肉的生长,但可能加速人体移植的组织提供氧气和营养物质的能力。 最终,这个想法是,医生将种子与干细胞从病人或捐赠者的支架,然后将其植入病人心脏病发作的治疗时,之前已形成疤痕组织。

其他心脏支架或组织修补程序目前正在制定联合收割机的心肌细胞和细胞来启动的血管和结缔组织生长所需的其他两个类型。 准备每种类型的细胞,是一个大量的工作,所以需要只是一种类型的细胞,像这样的,一个支架,将大大便宜和更容易使用。

拉特纳的支架是一个灵活的聚合物,与同样大小的互联毛孔。 这其中还包括心肌细胞的偏好融合在一起,以适应长链的渠道。 研究人员首先验证了设计,使用鸡胚胎的心脏细胞,并证实该支架可以支持类似的生活心脏组织中的浓度在心脏组织生长。

然后,他们与来自人类胚胎干细胞的心肌细胞接种支架。 这些细胞的存活,并在收集的渠道。 五天,心脏肌肉细胞成倍速度在脚手架环境比其他类型的细胞,并能存活长达300微米(约4人的头发直径)从脚手架边缘 - 一个重要的点,如果脚手架是整合身体。

表达与肌肉收缩有关的两种蛋白质,并能以足够的力量收缩变形的脚手架。

研究人员还裸支架植入活老鼠的心脏,以验证支架的生物相容性。 结果表明,4周后接受了心脏的异物,新的血管已经渗透到脚手架。

为什么血管穿透这么好是未知的。 一个假设涉及的巨噬细胞,在免疫系统的细胞,毛孔的大小,这似乎是关键。 巨噬细胞首先作为一个入侵者攻击的异物,并尝试去消化它。 他们进入毛孔和坑害自己。 巨噬细胞在这一点上,似乎从它的攻击模式切换到其愈合模式。 该小组目前正在调查的血管形成。

心脏组织需要丰富的血液供应,这已修复心脏和血管组织工程的制约因素之一,合著者查克·默里,病理和生物工程教授说。

“心脏移植细胞所要做的第一件事,就是生存。 当你过渡,他们从培养皿身体,最初他们没有血液供应。 因此,我们必须尽可能快地促进宿主的血液供应,“默里说。

“我们非常乐观的脚手架,这将有助于保持肌肉细胞植入后存活,并会帮助他们过渡到工作心脏肌肉,”默里说。

脚手架是由第一作者,华盛顿大学生物工程博士生Lauran马登开发果冻状水凝胶材料。 针是用于植入(第三毫米宽4毫米长)小支架杆到心脏肌肉。 但支架可以支持较大的团块的心脏组织生长,马登说。

接下来的步骤将涉及调整支架的降解时间,使支架在心肌细胞增殖和血管和支持纤维生长,然后一个细胞载货支架植入受损心脏同样的速度降低。

“我们现在已经是一个非常好的系统要在菜,我们正在过渡到在身体,”麦登说。

击败生物治疗,在西雅图启动共同成立由拉特纳,默里和合著者迈克尔Laflamme编写,华盛顿大学病理学助理教授,计划授权的技术,以帮助把它给患者。
共同作者是埃里克·萨斯曼,珍妮特Cuy硖Hauch在威斯康星大学生物工程,的萨拉Dupras詹姆斯Fugate在华盛顿大学病理学,和德里克Mortisen的,威斯康星大学化学工程专业的毕业生。

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