Nat Commun 浙江大学余路阳团队联合高长友、朱旸团队研发一种基于人羊膜上皮干细胞的功能性心脏补片

心肌梗塞(MI)严重危害人类健康，给社会带来重大的经济负担。目前临床治疗方法较局限，无法解决不可逆的心肌坏死和心脏功能下降。因此，新的治疗策略亟需开发。近年来以胚胎干细胞和诱导多能干细胞为代表的MI干细胞治疗发展迅速，主要是针对损伤和死亡的心肌细胞进行替代补充。虽然这一策略取得了一定的成效，但是移植后的心肌细胞分化程度不一、低整合率、低存活率和被修复心脏的电生理、机械功能异常等都带来了一系列挑战；此外还存在致瘤、免疫排斥以及伦理等问题。最近在Nature等杂志提出炎症环境的改变对MI修复至关重要，而干细胞移植干预MI的关键机制很可能是通过调节损伤组织的微环境。因此，针对MI病理微环境调控，研发适用于临床的干细胞治疗方案，将为MI治疗提供更有效的干预策略。

2024年10月22日，浙­江大学生命科学学院余路阳团队联合高分子科学与工程学系高长友、朱旸团队在Nature Communications杂志上发表题为“Epicardial transplantation of antioxidant polyurethane scaffold based human amniotic epithelial stem cell patch for myocardial infarction treatment”的研究论文。该研究报道了基于抗氧化聚氨酯多孔支架人羊膜上皮干细胞功能性心脏补片的构建，及其对MI的治疗作用和对梗死区域微环境的调控机制，为MI的临床治疗提供了新思路。

首先，研究人员通过材料设计优化，获得具有良好生物相容性的抗氧化聚氨酯(PUR)多孔支架，然后以具有免疫调节活性、低免疫原性和生物安全性的人羊膜上皮干细胞(hAESCs)为种子细胞，构建工程化的多功能干细胞心脏补片。随后利用大鼠心梗模型，结合单细胞测序等方法，探究hAESCs-PUR补片在心肌损伤背景下调节微环境的多方面作用。在大鼠模型中，PUR-hAESC补片可显著减少心肌梗死后心肌纤维化，促进心肌血管生成，从而改善MI后的心室功能障碍，减少病理性心脏重构。

为进一步探究心脏补片的作用机制，研究人员分离心梗部位CD45⁺的单细胞，通过单细胞测序，鉴定出了27个细胞簇，包括六大免疫细胞群(巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞、T细胞、B细胞和自然杀伤(NK)细胞群)在内的19个功能亚群。

从机制上讲，PUR-hAESC补片可显著抑制心肌梗死区中性粒细胞和特异性炎性巨噬细胞亚群(Hif1α⁺、Spp1⁺)的侵袭，并抑制促炎因子(IFN-γ、TNF-α)的表达。

综上，PUR-hAESC补片通过促进有益的免疫反应、旁分泌调节和抑制氧化环境，为心脏修复提供了有益的微环境。本研究阐述了一种综合机械支持、“智能”ROS清除、免疫重塑和旁分泌调节的心肌损伤修复综合策略，为心肌梗死提供一种潜在的治疗策略。

浙大-丽水生命健康联合创新中心特聘研究员李金英和浙大高分子科学与工程学系博士生姚越君为论文的共同第一作者，浙大生命科学学院余路阳教授、浙大高分子科学与工程学系高长有教授和朱旸长聘副教授为该论文的共同通讯作者，双方团队其他成员参与该研究。该工作得到浙江省重点研发计划领雁项目、国家重点研发专项、国家自然科学基金项目以及国家载人空间站工程空间科学与应用项目等的资助。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-53531-8