【科研摘要】
心脏贴片是将治疗剂输送到心脏的有效方法。但是，这样的程序通常是侵入性的并且难以执行。最近，北卡罗莱纳州立大学和北卡大学教堂山分校的程柯教授团队携手广州医科大学药学院朱大帅和李振华博士后研究员在《自然`通讯》上研究报道了题为Minimally invasive delivery of therapeutic agents by hydrogel injection into the pericardial cavity for cardiac repair的微创“注射”心脏补片的新方法。该方法将心包腔作为天然“模具”用于在生物相容性水凝胶中进行心包内注射治疗剂后原位形成心脏补丁。
在心肌梗塞的啮齿动物模型中，团队证明了心包内注射是递送包含诱导的多能干细胞来源的心脏祖细胞或间充质干细胞来源的外泌体的水凝胶的有效且安全的方法。注射后，水凝胶在心包腔中形成心脏补丁样结构，从而减轻免疫反应并增加治疗剂的心脏保留率。通过强大的心血管修复和心外膜衍生细胞的刺激，所提供的治疗方法可减轻心脏重塑并改善心肌梗塞后的心脏功能。此外，团队证明了在临床相关的猪模型中进行微创心包内注射的可行性。总的来说，研究将心包内注射确定为一种安全有效的方法，可将治疗性水凝胶输送到心脏进行心脏修复。
【主图见析】
图1：与IM注射相比，iPC注射减轻了大鼠的免疫反应。a iPC注射和心脏贴片的原位形成的示意图。b H＆E染色显示在iPC-iPS-CPC组中，iPC注射后7天形成了心脏补丁（虚线描绘了所注射的细胞）。心肌内（IM）在ECM水凝胶中注射iPS-CPC导致免疫细胞大量浸润（箭头）。iPC注射减少了免疫细胞的浸润并促进了斑块中血管（星号）的局部形成。c代表性的显微图像，显示中性粒细胞，CD4和CD8 T细胞的存在以及相应的定量。比例尺，60μm。
图2：注射iPC的iPS-CPC有助于MI大鼠模型的心脏再生和修复。a–c注射后7天收集心脏，并检测到iPC注射后iPS-CPC在体内分化为心脏和血管谱系。比例尺，60μm。d，e代表性的共聚焦显微图像，显示注射后7天心脏中的α-SMA和CD31免疫染色和相应的定量。比例尺，60μm。f治疗后4周，具有Masson三色染色（红色代表健康组织；蓝色代表疤痕）的代表心脏切片。比例尺，60μm。从Masson的三色染色图像中，可以量化梗死面积（g）和左室壁厚（h）。i，iPC在eCM中注射iPS-CPC改善了心脏功能。
图3：在急性心肌梗死小鼠模型中，iMA注射MA-HA水凝胶中的MSC外泌体。a示意图显示心包内为MI治疗外泌体的递送。b MA–HA水凝胶的合成。c胶凝前后，MA-HA水凝胶在紫外线照射下的体外胶凝和MA-HA水凝胶的SEM图像。比例尺，50μm。胶凝过程独立地重复了三遍，得到了相似的结果。d在iPC注射有或没有MA–HA水凝胶的DiD标记外泌体后，对小鼠进行荧光成像。e荧光强度的定量数据。f确定曲线下的面积。
图4：在MI的小鼠模型中，iPC递送外来体刺激了心外膜衍生的修复。a–e iPC注射三天后，收集心脏进行组织学分析。iPC注射后外泌体的心肌分布。b Z-Stack显微图像显示心外膜细胞摄取外泌体，并用Podoplanin标记。c H＆E染色显示iPC注射后HA水凝胶的心外膜扩散。相应地确定心外膜层的厚度。d iPC注射外泌体刺激了WT-1阳性心外膜来源的祖细胞（EPDC）的积累。e通过Ki67（一种细胞增殖标志物）和podoplanin的共定位检测到心外膜细胞增殖。f在MI后4周进行Masson三色染色，并量化纤维化区域和梗死壁厚度。
图5：在猪中微创iPC注射治疗剂。a在猪的内窥镜的帮助下将治疗剂微创地输送到心包腔中的示意图。b心包内注射外泌体3天后，对猪心脏进行代表性离体成像。c共聚焦显微镜图像显示注射iPC后3天心肌细胞摄取外来体。比例尺，60μm。在三头猪中重复了这项研究，并获得了相似的结果。d分析血细胞，心包液中的炎性细胞因子以及关于肝，肾和心脏功能的血清化学。
参考文献：
doi.org/10.1038/s41467-021-21682-7
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