突破性生物材料从内到外治愈组织


  据报道,美国每年有78.5万例新的心脏病发作病例,目前还没有确定的治疗方法来修复由此造成的心脏组织损伤。心脏病发作后,疤痕组织形成,从而削弱肌肉功能,并可能导致充血性心力衰竭。因此可以说,冠状动脉疾病、急性心肌梗死和充血性心力衰竭仍然是当今社会的最沉重的公共卫生问题,能够改善患者的预后并减少衰弱症状的治疗方法备受期待。

  在早期的研究中,Christman领导的团队首先开发了一种由心肌组织的天然支架制成的水凝胶,也称为细胞外基质(ECM),可以通过导管注射到受损的心肌组织中。这种凝胶在心脏受损区域形成支架,促进新的细胞生长和修复。2019年秋季报告了一项成功的I期人类临床试验的结果。但因为它需要直接注射到心肌,有造成损伤的风险,所以它只能在心脏病发作后一周或更长时间内使用。

  由此,该团队开发了一种可以在心脏病发作后立即使用的新型生物材料,可以在血管成形术或支架等其他治疗的同时注入心脏血管,或静脉注射。该生物材料由去细胞、酶消化和分离的心室心肌组成,通过与泄漏的微血管结合而定位于受损组织,并在约3天内大量降解。在诱发急性心肌梗死的大鼠和猪模型中,冠状动脉内输注生物材料后,观察到左心室容积显著减少,心肌壁运动的评分改善,以及与组织修复和炎症相关的基因差异表达。损伤后通过血管内输注促进愈合的细胞外基质可能为炎症组织的“从内到外”愈合提供转化优势。

  该生物材料被测试并证明能有效治疗心脏病发作引起的组织损伤之外,研究人员还提供了啮齿类动物模型的概念证明,该生物材料可能有益于创伤性脑损伤和肺动脉高压患者。

  加州大学圣地亚哥分校生物工程教授、材料开发团队的首席研究员凯伦·克里斯特曼说:“这种生物材料可以从内到外治疗受损组织。”。“这是再生工程的一种新方法。”

  Christman的团队,在接下来的1-2年内,将开始对生物材料在人体中的安全性和有效性进行研究。该团队汇集了生物工程师和医生,在2022年12月29日的《自然生物医学工程》杂志上发表了他们的发现。


  主要参考文献:

  1. Martin T. Spang, Ryan Middleton, Miranda Diaz, Jervaughn Hunter, Joshua Mesfin, Alison Banka, Holly Sullivan, Raymond Wang, Tori S. Lazerson, Saumya Bhatia, James Corbitt, Gavin D’Elia, Gerardo Sandoval-Gomez, Rebecca Kandell, Maria A. Vratsanos, Karthikeyan Gnanasekaran, Takayuki Kato, Sachiyo Igata, Colin Luo, Kent G. Osborn, Nathan C. Gianneschi, Omolola Eniola-Adefeso, Pedro Cabrales, Ester J. Kwon, Francisco Contijoch, Ryan R. Reeves, Anthony N. DeMaria, Karen L. Christman. Intravascularly infused extracellular matrix as a biomaterial for targeting and treating inflamed tissues. Nature Biomedical Engineering, 2022; DOI: 10.1038/s41551-022-00964-5.

关键词:

治愈组织,静脉注射,心脏病


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