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[QICC2013]干细胞治疗心力衰竭临床研究进展

PROGRESS OF CLINICAL RESEARCH IN STEM CELL THERAPY FOR HEART FAILURE

作者:  王建安   日期:2013/8/8 20:12:37

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干细胞根据其来源分为传统多能干细胞和诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC)两大类,前者又包括胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)和成体干细胞两类。目前应用于治疗心衰及心肌梗死的成体干细胞主要包括骨髓干细胞(bone marrow stem cell,BMC)、间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)和心脏干细胞(cardiac stem cell,CSC)等。本文将对各类干细胞治疗前景逐一展开评述。

  首先,经济高效地从hESC获得不同分化阶段的心血管细胞是治疗心肌梗死的前提条件。hESC治疗具有致瘤性,而移植定向分化后的心血管细胞能有效解决致瘤性问题,但目前存在分化效率低、成熟度欠佳、各批次与各细胞系间差异大、纯化困难、价格昂贵等问题,是这一领域研究的难点,也是进行动物实验、临床前研究和临床试验必须解决的科学问题。

  其次,开展hESC衍生细胞治疗心肌梗死的动物实验和临床前研究为临床应用奠定坚实的基础。在开展临床试验前,首先需要在动物模型上进行验证,探索合适的移植细胞类型和剂量、移植路径、移植时机,优化干细胞移植方案,并对移植后细胞的命运调控、功能整合及宿主反应进行深入研究,为进一步转化到临床试验和后续的临床应用奠定坚实的理论基础和科学依据。

  最后,开展多中心临床试验及制定hESC衍生细胞治疗心肌梗死的临床方案和标准是实现临床应用的必由之路。形成规范标准化的临床治疗方案及评价体系是实现干细胞临床应用的前提,目前成体干细胞治疗心肌梗死已有了初步的经验和积累,以成体干细胞为先导材料确定干细胞治疗心肌梗死的适应证和技术体系,可为hESC的临床治疗方案的选择和评价标准体系的制定奠定坚实的基础。在此基础上,开展hESC衍生细胞移植治疗心肌梗死的多中心临床试验,评价其有效性和安全性,建立相应的临床技术体系和标准化操作规范,为将来逐步实现临床应用铺平道路。

  诱导性多能干细胞

  2006年日本京都大学Shinya Yamanaka率先利用病毒载体将Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4四种转录因子转入小鼠成纤维细胞,发现可诱导其发生转化,产生的iPSC在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、拟胚体和畸形瘤形成能力、分化能力等方面都与胚胎干细胞相似[32],因此其在干细胞替代治疗、疾病模型、发育生物学、新药研发和毒性评估等方面极具发展优势。随后世界各地的科学家陆续利用不同方法建立iPSC[33-34]。大量研究证实iPSC能定向分化为心肌细胞,如Carpenter等通过单层途径将iPSC诱导成心肌前体细胞,并将其移植入大鼠心肌梗死模型的梗死周边区,发现iPSC来源的心肌前体细胞,能进一步分化为心肌细胞和平滑肌细胞,并有改善左室重构的趋势[35]。ZwiDantsis等利用慢病毒载体将Oct4、Sox2和Klf4三种转录因子转入来源于心衰患者的皮肤成纤维细胞,构建心衰患者特异性iPSC(HF-hiPSC),并成功诱导其分化为具备类似于成体心肌细胞电生理特征的心肌细胞,能对肾上腺素能和胆碱能刺激作出反应。将HF-hiPSC来源的心肌细胞移植入大鼠心脏中,能观察到细胞的存活和整合到宿主心肌组织中[36]

  由此证明,iPSC具备分化向心血管谱系的潜能,并进一步提示iPSC具有作为自体移植治疗心血管疾病种子资源的潜能。然而在探讨iPSC的临床应用前景前,需要对其诸多关键问题,如必要转录因子、安全载体、高效诱导、干细胞全能性以及内在分子机制加以深入的研究。

  展 望

  自2001年起,干细胞治疗心血管疾病的研究已经走过了10多年,大量动物实验和临床研究已经证实干细胞的移植疗效及安全性,但依然存在许多问题亟待解决,包括开发新型干细胞资源,探讨干细胞移植的最佳时机、移植的细胞数量和浓度、移植的最佳途径、移植后细胞的最终命运,干细胞移植治疗急性心肌梗死和慢性心衰的机制及移植后的安全性问题等,这些问题都将依赖大规模标准化的临床治疗研究及完善的评价体系来解决。综上所述,随着研究的深入,将为干细胞移植治疗心衰带来新的曙光,推动心血管疾病的治疗进入新的生物医学时代。

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版面编辑:赵书芳



干细胞心力衰竭心肌梗死

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