基于可注射性支架材料的心肌组织再生与构建的重要基础研究

缺血性心脏疾病严重威胁人类的健康。可注射性心肌组织工程研究有望为心脏疾病的治疗提供新的技术与手段。本项目拟在上一个已结题"心肌组织三维再造"重点项目研究基础上，围绕可注射性心肌组织工程重要基础性科学问题，深入开展基于可注射材料的心肌组织再生与构建研究。本研究拟选用OPF、自组装多肽纳米纤维水凝胶等可注射性材料作为胚胎干细胞、间充质干细胞的载体，体外构建细胞-支架复合体，进行动物心梗部位移植。深入探索可注射性材料对干细胞心梗部位移植后增殖、分化与发育影响的规律性；以及可注射性材料和/或干细胞与生长因子对心梗微环境发挥调控作用的规律与机制；并对可注射性工程化心肌体内移植后，心梗坏死部位再血管化规律、ESC体内畸胎瘤形成与发生规律、移植细胞与宿主心肌整合规律等有关心肌组织再生与构建的重要基础性问题进行深入研究。从而为具有良好心梗修复能力的可注射性工程化心肌组织的研制及其未来临床应用奠定坚实基础。

本项目从可注射性心肌组织的基本要素出发，在支架材料研制与筛选、种子细胞分离与培养、干细胞与生物材料相互作用、支架材料对在心梗微环境调控作用及相关机制、可注射性支架材料携带各类干细胞对心梗的修复作用等方面开展了大量工作。经过四年的研究，取得以下进展：1、成功制备了系列具有微环境调控能力、良好生物相容性的心肌组织工程用生物材料，探索了材料组成、结构与其性能之间的内在关系。建立了心肌组织工程用生物材料合成、改性、加工及性能评价技术平台。2、获得了高纯度荧光双标记的ESCs、iPSCs、MSCs，并且明确了iPSC在心梗环境下免疫原性及致肿瘤性的特点与规律。3、揭示了可注射性支架材料对干细胞行为的调控作用及分子机制，筛选出一系列具有干细胞可控分化能力的可注射性支架材料。4、通过可注射性生物材料单独或携带干细胞体内心梗区域注射研究，明确了多种干细胞在心梗微环境下的增殖、分化与发育的规律及其对心梗的修复作用。5、体内探索了生物材料对心梗微环境的调控作用（抗氧化性、促心肌分化、促血管化），明确了其发挥调控作用的分子机制。上述研究成果获得北京市科技进步一等奖1项，发表学术论文17 篇（其中 SCI 收录 16 篇），申请中国专利10项，培养博士后 6 名，研究生 33 名。该项目的实施为可注射心肌组织工程的临床应用提供了一定的理论依据和实验基础。