城大生物医学科学系助理教授Ban Kiwon博士与来自韩国的心脏病专家和3D打印专家合作，取得了这一突破。他们的研究结果发表在最新一期的科学杂志上科学的进步，题目为“用肝细胞生长因子工程的间充质干细胞在体内启动人间充质干细胞促进心脏修复的治疗潜力。”

衰竭心脏的恶劣环境阻碍了干细胞的存活

用再生疗法治疗心肌梗塞(俗称心脏病发作)的建议方法之一是将人类干细胞直接注射到衰竭的心脏中。特别是，人间充质干细胞(hMSCs)已被认为是临床应用的竞争性药物，因为其已被证明的安全性和显著的旁分泌作用支持新血管的形成和抑制细胞死亡。然而，“临床试验结果令人失望，因为衰竭心脏的微环境非常恶劣，注射的hMSCs无法存活，”潘博士说。

因此，研究人员一直在探索提高造血干细胞在衰竭心脏中的存活率的方法。“启动，或称为预处理，是赋予细胞权力的一种常见策略。这些细胞通过一定的刺激受到教育，当它们被重新安置到恶劣的环境中时，它们在恶劣的环境下会变得更加强大，并且由于它们以前的经验，它们会知道如何做出反应。”

传统上，在细胞移植到心脏之前，启动是在体外进行的(活的有机体外)。“但以这种方式启动的效果通常只持续两三天。为了延长启动效应的持续时间，我提出了‘体内启动’的想法，这意味着hMSCs直接启动到衰竭的心脏上。”潘博士说。

新策略:在体内启动hMSCs

为了证明这一概念，研究小组将两种类型的MSCs装载到定制的3d打印贴片中，即人骨髓来源的MSCs和含有人肝细胞生长因子蛋白的基因工程MSCs。肝细胞生长因子(HGF)参与多种生物活性，如细胞存活、血管形成、抗纤维化活性等，在成人器官再生和伤口愈合中具有重要作用。

然后将这种类似绷带的贴片植入心肌梗死引起的大鼠心脏梗死区域的顶部。潘博士说:“基因工程的间充质干细胞可以持续分泌人类HGF蛋白，为贴片内的间充质干细胞提供基质，使它们‘更强壮’。”

他补充说，与其将基因工程细胞直接注射到心脏中，不如将细胞包裹在贴片中，贴在心脏表面，这样有助于防止突变或其他不良后果。该贴片采用猪心脏源性细胞外基质水凝胶3d打印制备，模拟心脏组织特异性微环境。

结果发现，在衰竭心脏贴片上，与未引物的hMSCs相比，引物的hMSCs存活率更高。这些被授权的hMSCs释放了更多的旁分泌因子，有利于修复受损的心肌组织和再生血管。

“我们发现，在植入心脏后的贴片中，启动细胞甚至可以存活8周。此外，与未启动细胞相比，心脏功能和血管再生也有显著改善，”潘博士说。

大大提高了启动效果

“我们的团队是第一个在活体心脏中实现启动的团队。但更重要的是，通过在体内启动hMSCs可以增强心脏修复的治疗潜力，我们希望我们的研究可以为未来的相关干细胞治疗带来重大影响，”潘博士总结道。这个团队花了两年多的时间才取得了这些显著的成果。该团队将探索在更大的动物身上进行实验甚至临床试验的可能性，以及修改贴片的结构。

潘博士、浦项科技大学的张真娜博士以及韩国天主教大学的朴宪俊教授是该论文的主要作者。城大生物医学科学系博士生李成俊先生也参与了这项研究。

这项研究得到了城大、香港研究资助局、韩国国家研究基金、韩国教育部以及韩国科学和信息通信技术部的支持。