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  心肌梗死是冠心病中最常見的死亡原因之一。心肌梗死的病理生理基礎是心肌血液供應不足，導致細胞凋亡和惡性心室重塑，最終發(fā)展為心力衰竭而死亡。近幾十年來，科學家們在心肌梗死后損傷修復研究上投入了大量的資源，盡管目前各種心臟再生策略已取得一定成果，但仍存在一些問題，目前尚不具備臨床應用的條件。醫(yī)工交叉以臨床需求為導向，將生物、材料、納米等學科的研究方法、技術結(jié)合應用于醫(yī)學問題的解決。在心臟治療中，結(jié)合生物材料、仿生材料、納米醫(yī)學等開發(fā)新方法，有望解決細胞移植后損傷、定植等問題，實現(xiàn)長期有效的靶向治療，對心肌梗死后再生修復有重要意義。

  來自北卡州立大學、北卡大學教堂山分校的程柯教授課題組致力于醫(yī)工交叉融合，通過研發(fā)結(jié)合生物材料和納米醫(yī)學等新型治療策略修復損傷心臟 。近日該課題組在Advanced Healthcare Materials發(fā)表了專題綜述文章，歸納總結(jié)不同類型醫(yī)工結(jié)合新型治療策略的設計理念和應用，對比分析其優(yōu)越性和改進方式，為今后的心臟治療研究提供豐富的理論基礎。

該文主要從三大方面進行闡述：

1. 首先討論了旁分泌機制在新一代細胞療法再生作用中扮演重要角色

2. 細胞療法進一步發(fā)展面臨嚴峻挑戰(zhàn)

3. 生物材料、納米技術與生物醫(yī)學的結(jié)合有望開啟心臟病治療的新紀元

  旁分泌機制是指細胞通過分泌釋放大量生長因子、趨化因子、外泌體等生物活性物質(zhì)作用于損傷心肌。這些因子可以通過促進心肌保護、血管新生、調(diào)節(jié)局部炎癥反應、促進細胞外基質(zhì)重塑等實現(xiàn)修復作用。旁分泌機制在心臟再生中的作用已經(jīng)被研究了幾十年，但是具體到每個多功能分子的作用機制研究仍然是一個挑戰(zhàn)。主要因為其涉及的多功能分子及其相互作用的信號通路范圍太大。此外，分子信號通路在時間和空間表達模式上的多樣性增加分析的復雜性。當然，具體機制的進一步探索無礙于旁分泌治療作用的發(fā)揮。目前心臟的細胞療法在臨床治療中的安全性已得到廣泛證明，但是其應用性和有效性發(fā)揮仍有頗多限制。移植后的細胞的自我分化和復制雖然起到治療作用，但是增加了高致瘤性的風險。移植到心臟的大量細胞則可能誘發(fā)心律失常，異體細胞移植可導致免疫排斥反應。細胞的提取、培養(yǎng)、儲存和運輸是復雜、昂貴和耗時的，很難滿足批量生產(chǎn)高質(zhì)量的藥品規(guī)范化要求。此外，通過循環(huán)系統(tǒng)運輸?shù)募毎狈Π邢蛐浴⑿募∽⑸浼毎麆t創(chuàng)傷性較大，長期的治療效果由于移植細胞的低保留/移植率與生存率而難以保證。

  結(jié)合生物材料、仿生材料、納米醫(yī)學等新方法，有望從多角度、多層次解決上述細胞移植面臨的問題，實現(xiàn)長期有效的靶向精準治療，助力心臟損傷后再生修復。該文中展現(xiàn)了新型細胞治療衍生物，包括人工細胞、外泌體、心臟補丁等。 這些新型細胞治療衍生物克服細胞治療的多重限制，以不同的作用方式實現(xiàn)心肌梗死后心肌修復。在精準遞送方面，本文概括了多種不同的靶向損傷心臟的方式，包括多肽介導、磁力介導、抗體介導、以及血小板介導的受損心肌靶向技術 。這些靶向方式，通過不同的作用機理，實現(xiàn)治療物質(zhì)精準遞送到損傷心臟，發(fā)揮修復作用。醫(yī)工交叉推動了新型細胞治療衍生物和靶向治療新策略的出現(xiàn)，打破單純細胞旁分泌修復的局限性，將心臟治療推向了一個全新的高度，但仍有許多不足之處需要進一步改進。文章中也對這些新型策略的改進方式提出建議。包括建立該領域公認的評價心臟靶向效率的標準，如何優(yōu)化合成細胞所包裹的蛋白組成、達到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)標準，如何增強制備的納米顆粒的均一性，如何減少侵入式手術程序等。更進一步，如何將這些新型治療策略通過進一步優(yōu)化轉(zhuǎn)化為臨床治療產(chǎn)品，任重道遠。

  該綜述發(fā)表在Advanced Healthcare Materials上。本文的第一作者為美國北卡州立大學比較生物醫(yī)學專業(yè)博士生黃珂 。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adhm.201801011