Biomaterials Advances︱戴建武团队基于生物材料的心脏类器官研究进展

心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)是全球范围内导致死亡的重要原因之一。随着社会老龄化的加剧，其发病率和死亡率呈逐年上升趋势。由于心肌细胞无法再生以及损伤后心脏组织修复的挑战性，药物治疗的疗效在患有严重心力衰竭的个体中受到限制。

近年来，随着材料科学和技术的快速发展，基于生物材料的治疗方法有望提供生物物理和生物化学的信号以调节心脏修复的外部微环境，促进心肌再生。生物材料用于心脏修复的必备条件是生物相容性和生物降解性，它能降低局部微环境的排斥性，可长时间促进移植细胞融入自然组织，并作为生物活性分子缓慢释放的载体。

图  用于心脏修复的生物支架材料。功能生物材料支架的物理信号（如结构、机械性能、导电性）和生化刺激（包括药物、生长因子和酶）促进心脏再生，提高治疗效果

此外，类器官培养为研究人体发育提供了不受伦理限制的平台，为药物筛选提供了新的平台，也是对现有2D培养方法和动物模型系统的高信息量的互补。随着类器官培养系统以及其实验开发技术的不断发展，类器官应用到了各大研究领域，其中包括心脏病的相关研究。利用各种生物材料和技术，心脏类器官可以模拟心脏的关键特征和功能。心脏类器官在药物评价、疾病模型、心脏发育、移植等方面具有广阔的应用前景。

图   心脏类器官的构建与应用

中国科学院戴建武再生医学研究团队历时多年成功研发出具有良好生物相容性的可用于心肌内注射的胶原支架，可为细胞提供稳定的胞外基质支持，注射到损伤心肌组织后可有效限制细胞从损伤部位扩散，帮助重塑心肌再生修复微环境。自2016年起，团队与南京鼓楼医院王东进教授团队合作，开展了国际首个可注射胶原支架材料结合干细胞移植治疗缺血性心脏病的临床研究（NCT02635464）。通过44例入组受试者1年期的随访，结果表明细胞及材料移植安全性良好，胶原材料联合干细胞移植在一年后可显著减小患者心脏梗死体积，并且病人的生活质量及心脏评级改善，对于术前病情较重（心脏射血分数小于40%）的患者，效果尤为明显。这一重要研究成果于2020年在JAMA子刊JAMA Network Open杂志发表。

近日，团队对心肌再生修复领域的研究进行了总结，详细介绍了心脏修复中使用的生物材料、心脏结构和功能重建的策略、心脏修复的临床研究以及心脏类器官的潜在应用，为进一步研究和开发新的心脏再生策略提供理论指导。

该综述文章近期发表于Biomaterials Advances期刊（原名Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications）。文章系统总结了心脏再生修复研究领域的最新进展，讨论了该研究领域存在的挑战和未来发展趋势，为心脏再生研究和应用转化提供了重要指引。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S277295082300225X?via%3Dihub=#f0015