自聚肽承载心肌干细胞移植治疗心肌梗死的实验研究

鉴于心血管疾病危险因子引起干细胞数目减少和功能降低，干细胞移植成为治疗心肌梗死的有效措施。然而，因心肌缺血微环境不利于移植干细胞存活和向功能心肌分化，故改善心肌微环境是干细胞移植治疗急需解决的问题。本项目拟采用新型自聚肽和理想的骨髓源性心肌干细胞（MCSCs）。通过修饰自聚肽功能基，黏附MCSCs和结合细胞因子，制备自聚肽承载MCSCs和结合细胞因子移植物。通过体外实验，检测新型自聚肽对MCSCs黏附、存活和分化的作用。建立大鼠心肌梗死模型，局部注射新型自聚肽承载MCSCs和结合细胞因子移植物。观察对心肌修复和心功能改善的作用，评价自聚肽纳米纤维承载MCSCs和结合细胞因子对于心肌梗死的治疗效果，探讨改善心肌缺血微环境和维持MCSCs存活和分化的机制。本项目对于研制和开发优化心肌干细胞移植的新材料和新技术，干预心肌缺血微环境，提高干细胞移植治疗心肌梗死的效果具有重要科学意义和临床应用价值。

心肌梗死是充血性心力衰竭和人类死亡的首要原因，严重威胁着病人的健康与生命。迄今为止，对于心肌梗死的治疗仍不理想。由于心肌细胞属于终末分化细胞，而心肌干细胞能够向心肌细胞分化，故干细胞移植被认为是最具有应用前景的治疗手段。然而，干细胞移植治疗心肌梗死面临着尚未找到理想种子细胞和移植细胞的存活和分化效率较低等关键问题。这些问题严重地限制了干细胞移植治疗的开展。为此，我们根据“自聚肽承载心肌干细胞移植治疗心肌梗死的实验研究”项目通过优化干细胞移植策略对如何提高干细胞移植效率及其细胞分子生物学机制作了综合性研究。主要研究内容包括筛选骨髓源性心肌干细胞（MCSCs）和胚胎样干细胞（ELSCs）、设计与合成功能化自聚肽和评价优化MCSC移植和预程序ELSC移植治疗心肌梗死的效果。本项目的主要研究成果如下：①从大鼠骨髓筛选出具有心肌特异分化潜能的MCSCs，建立了MCSCs纯化和扩增技术。首次从大鼠骨髓分离出具有全能分化潜力的ELSCs，建立了ELSC系。这为治疗心肌梗死提供了可靠的种子细胞来源。②随着年龄增长MCSC增殖和分化能力逐渐下降，Wnt/β-catenin信号通路在干细胞衰老中发挥重要调控作用。二氮嗪预程序和基因修饰可促进干细胞存活和向心肌分化。③自主设计合成的新型自聚肽自组装成纳米纤维支架，具有良好的生物效能，显著促进MCSCs的黏附、存活和分化。④新型自聚肽RGDSP承载的MCSCs移植能够很好地修复梗死心肌和显著改善心功能，纤维蛋白胶承载的MCSCs移植也具有显著的治疗效果。本项目研究成果已发表SCI收录论文8篇，中文论文13篇，国际会议论文5篇，国内会议论文5篇。应邀出国访问著名大学2次，邀请国外专家访问复旦大学与合作5次，开展国际合作研究项目1项。培养硕、博士研究生各3名。本项目研究对于筛选理想种子细胞、优化心肌干细胞移植措施和有效提高干细胞移植治疗心肌梗死的效率具有重要的科学理论意义和临床应用价值。