2021年11月3日,干细胞业内迎来重大喜讯,其中《缺血性心脏病细胞治疗关键技术创新及临床转化》获得2020年度国家科学技术进步奖二等奖。
国家科学技术进步奖是国家科学技术奖之一,为奖励在科技进步活动中作出突出贡献的公民、组织,国务院设立的国家科学技术奖包括5大奖项:国家最高科学技术奖、国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖和中华人民共和国国际科学技术合作奖。
“我们建立了缺血性心脏病细胞治疗的新理论新方法,创新的移植关键技术突破了缺血性心脏病细胞治疗的瓶颈。”苏大附一院心脏大血管外科主任沈振亚教授说。
2003年,该项干细胞移植技术在国内率先成功应用于临床,先后共完成135例次(截止2017年之前)干细胞移植,83.3%的患者症状明显改善。
新华社曾刊文《这些最新颁布的国家科技大奖关乎你我的健康》,文中重点提到了获奖的干细胞技术:将人类体细胞转化为干细胞,再将干细胞定向分化成需要的体细胞,进而培育成组织器官,将为疾病治疗带来福音。
屡获大奖的干细胞
除了上述提到的技术进步奖以外,干细胞还获得了如下殊荣:
01 2020年度国家自然科学奖(二等奖)
02 2018年度国家自然科学奖(二等奖)
干细胞技术及其应用被认为是21世纪的人类健康工程。作为继药物治疗和手术治疗之后最有应用前景的生物医药技术,干细胞的应用涵盖了临床上的很多疑难病,包括自身免疫性疾病、心脑血管疾病、内分泌疾病、生殖类疾病等。
与此同时,干细胞领域的研究正在以快速的步伐稳健推进着。国家的一系列政策和奖励也在为干细胞技术的发展提供了强大的支持与保障。
干细胞为干预心血管疾病提供新思路
随着人们生活水平的提高,冠心病、心肌梗塞等缺血性心脏病发病率逐年上升。
心肌细胞作为人体功能细胞,一旦损伤后将永久缺失,损伤心肌会被瘢痕取代,伴随出现心力衰退、恶性心律失常等一系列影响心脏功能的并发症。
而临床上常用的药物治疗、介入支架、外科搭桥等手段仅能改善心肌供血,却不能解决因缺血导致的心肌细胞缺失和继发心室重构造成的终末期心衰,导致很多患者生活质量严重下降。
近年来无数研究者为修复受损心肌和改善心脏功能不断努力,发现干细胞在干预心血管疾病上彰显独特优势。
干细胞因“易于分离培养、可迅速扩增、具有多向分化潜能及低免疫原性、修复性强”等特性成为有效干预心血管疾病的理想种子细胞。大量研究表明,使用脐带间充质干细胞修复后可大大改善心脏功能、提高患者生活质量。
干细胞干预心血管疾病的四大作用机制:
1. 可分化为心肌细胞:
各种心血管疾病发病主因是由于心肌细胞损伤后导致心脏重构,而有效防治心血管疾病是减少心肌损伤,诱导心肌细胞再生。
使用干细胞技术诱导后的心肌细胞可与宿主细胞之间形成闰盘,成为功能合胞体直接参与宿主心脏收缩,增强心肌局部收缩功能,让心肌梗发病区损伤面积减少,提高射血分数改善心功能。
2. 可分化为血管内皮细胞,恢复血管功能:
人体的血管主要由血管内皮细胞和血管平滑肌细胞所构成,内皮细胞为血液流动提供光滑的平面和分泌多种生物活性物质,如一氧化氮、前列环素2等,它们具有抗动脉粥样硬化、抗血栓形成等多种作用。
当血管的内皮细胞受损脱落或功能缺陷时,血管中的血小板就会产生堆积,并且内皮细胞产生的活性物质的数量就会减少,从而导致血栓以及高血压的形成。
而且血管内皮细胞受损也是动脉粥样硬化发生的根本原因,最终导致血栓和血管破裂出血。
干细胞可促进血管内皮细胞因子(VEGF)、碱性成纤维细胞因子(bFGF)、胰岛素样细胞因子(IGF)、表皮细胞因子(EGF)、抗坏血酸等诱导分化,促进心肌梗死边缘区血管再生,增加缺血区微血管密度,改善血液供应,干细胞还可以新生血管平滑肌细胞,预防和改善动脉硬化,恢复血管的顺应性,从而增强血管功能。
3. 抗凋亡作用:
细胞凋亡时Bcl2表达减少,Bax表达增加,而Bcl2/Bax 比率减低,因此减少Bax蛋白表达同时增加Bcl-2蛋白表达水平可抑制心肌细胞凋亡,减轻心肌超微结构损伤,减少心肌酶外漏,具有逆转心肌受损、改善心力衰退进程作用来改善心功能。
同样,Fas/FasL系统、钙敏感受体(CaSR)、ASK1/JNK信号通路等都参与了心肌细胞凋亡。而将干细胞使用后Bcl-2/Bax 比值上调会抑制caspase-3活化表达,从而减轻细胞凋亡程度。
4. 旁分泌作用,修复其他受损脏器:
干细胞使用后可以分泌多种细胞因子和抗炎因子等,参与抑制炎症反应、抗纤维化、趋化及归巢等过程,全面修复受损脏器。
⑴干细胞释放 SDF-1、血管内皮细胞因子、基质金属蛋白酶-9,细胞间黏附分子-1和血管细胞粘附因子-1 等,使干细胞进入受损心肌内发挥趋化及归巢作用;
⑵干细胞分泌白细胞介素(IL)、坏死因子(TNF)、集落刺激因子、趋化性细胞因子等可抑制心脏炎症反应及减弱心脏纤维化程度;
⑶干细胞可通过ERK1/2通路来影响心肌成纤维细胞中mmp/timp表达,抑制TGF-β生成,起到抗心肌纤维化作用。
综上所述,干细胞再生医学技术作为一种前沿医学干预方法,已有的研究表明其在干预心血管疾病是通过增加心肌毛细血管密度,再生心肌细胞,减少细胞凋亡,减轻纤维化程度来改善心脏功能,具有广阔应用前景。相信不久将来,干细胞必将能够发挥更大的作用,为更多的人带来福音!