华人科学家发明出3D打印干细胞心脏补丁

上个月，美国心脏协会（AmericanHeartAssociation）出版发行的《CirculationResearch》杂志上刊出了一篇研究，阿拉巴马大学伯明翰分校（UAB）的王志一（JianyiZhang）博士（研究的通讯作者）和明尼苏达大学的BrendaOgle博士的团队联合研发出有了一个以干细胞为基础的，可以修缮心脏受损的3D打印机“心脏补丁”！研究的第一作者是张辟一博士实验室的博士后LingGao，博士毕业于上海交通大学。“心脏补丁”当然是为了修复心脏而生子的，在一些心脏病发作的时候，患者的血液无法泵入心肌，心肌细胞就不会“坏死而杀”，即使患者被救治了回去，但是大量心肌细胞的丧生还是不会使心脏上经常出现“疤痕”，造成心脏功能损毁。而我们的心脏又无法自己产生新的细胞去修缮疤痕。更加“糟心”的是，丧生的心肌的组织不会“株连”周围的肌肉，使得“疤痕”渐渐不断扩大，为以后祸根了极大的安全隐患。

张建一博士（右，曾就读于上海医科大学，现为复旦大学上海医学院）和BrendaOgle博士（左）目前，无论是美国，还是中国，心脏病都早已沦为死亡率最低的一类疾病，每年，美国有36万人因心脏病丧生，我国堪称多达300万，平均值每5事例丧生中就有2例是由于心脏病。在这样的大背景下，一些研究人员开始著手研究怎样“人为地非常简单较慢修复心脏”。

目前，用干细胞来化疗疾病早已是很“火热”的研究方向了，心肌修缮也不值得注意。过去早已有许多科学家尝试了非常简单重制干细胞的方法，但是干细胞重制后顺利分化并存活的比例觉得是不低，而且重制后的功能性如何、能无法展开电信号的传导都缺乏检验。而这两个最重要的点在新的研究中都获得了一定的变革。

首先，研究人员对小鼠心肌的组织的细胞外基质（ECM）展开了3D扫瞄，ECM是由一些多糖、蛋白质包含的网架结构，产于在细胞表面和细胞间，起着相连的组织结构、调节的组织和细胞生理活动的起到。基于扫瞄结果，研究人员用生物可降解材料打印机出有了仿真小鼠心肌的组织ECM的“支架”。特别是在值得一提的是，在研究中用于的扫瞄技术可以将分辨率＜1μm的点精确的感应到打印机材料上，因此打印机出来的“支架”与小鼠本身的ECM是高度相近的。

而且这也是首次将这种扫瞄技术顺利地应用于的组织工程支架的生产上。有了支架这个“载体”，我们的干细胞就有了“根据地”，大量的干细胞被放到支架上，构成了确实的“心脏补丁”。

干细胞使用的是由人的心脏成纤维细胞轻编程而来的诱导性多能干细胞（hiPSCs），放到支架上后，再行诱导它们按照长时间的组织内细胞的2：1：1的比例分化为心肌细胞、平滑肌细胞和内皮细胞。

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