美国杜克大学(Duke University)的生物医学工程师发明了一种功能完善的人造心脏肌肉，大到足以修补因心脏病发作而造成的典型损伤。这一成果朝着修复人类患者死亡心肌细胞这一最终目标，迈出了重要的一步。这项研究发表于2017年11月28日的《自然通讯》（NatureCommunications）。
这是一种可以用体外组织替代失去的肌肉的方法。目前，几乎所有的疗法都旨在缓解损伤产生的症状，但没有方法能够取代失去的肌肉。虽然制造心肌细胞的研究非常普遍，但人们一直专注于培养用于药物开发的微组织。
与一些人体器官不同，心脏在心脏病发作后不能自我更新。死肌肉通常会被疤痕组织取代，瘢痕组织不能传递电信号也不能收缩，而这两者对于平稳有力的心跳都是必要的。心脏病最终会发展为心脏衰竭，但目前的临床试验还没有理想的治疗手段。因此，我们需要新的治疗方法来预防心脏衰竭及其致命并发症。
与之前将干细胞直接注入受损心脏部位的治疗方法不同，心脏补丁在植入到死肌肉上之后，可以在很长一段时间内保持活性，为收缩提供力量，并为心脏的电信号传导提供一条平坦的通道。心脏补丁还分泌酶和生长因子，有助于恢复尚未死亡的受损组织。
杜克大学的Bursac和Shadrin成功地用多种不同的人类干细胞系制造心脏补丁，包括从胚胎中获得的干细胞，以及人为诱导获得的多能干细胞。这些干细胞可以分化为各种类型的心脏细胞：负责肌肉收缩的心肌细胞、为心脏组织提供结构支架的成纤维细胞、形成血管的内皮和平滑肌细胞。研究人员将这些细胞按特定比例接种于凝胶样基质中，之后它们自我组织并生长为正常的组织。
然而，要想使其奏效，心脏补丁必须满足两个条件：1、必须足够大，才能覆盖受损组织；2、必须和天然心脏组织一样强壮且电生理活跃，否则这种差异会导致致命的心律失常。
这项研究解决了心脏补丁的尺寸问题，他们首次成功合成了符合这两个标准的人类心脏补丁。测试表明，该补丁中的心脏肌肉功能齐全，具有与正常健康的成人心脏相似的电、机械和结构特征。植入小鼠和大鼠心脏后，这些心脏补丁能够存活、血管化并维持其功能。
Bursac说：“这是非常困难的，因为生长的组织越大，保持其均一性就越困难。同样具有挑战性的是，在5个星期的时间里，使组织发育成熟到成年水平，获得自然条件下数年才能正常发育而来的特征。”
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编译：谷氨酸 编辑：张梦 程建兰
