摘要
科罗拉多大学博尔德分校的工程师和纤维化研究与翻译联盟的教员们开发了一种基于生物材料的心脏组织“模拟物”，用来测量病人对主动脉瓣置换术的反应。
科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)的工程师和科罗拉多大学安舒茨医学校区纤维化研究与翻译联盟(CFReT)的教员开发了一种基于生物材料的心脏组织“模拟”技术，用以测量患者对主动脉瓣置换术的反应。这项新发现为研究心脏组织在手术后自我重塑的方式提供了新的视角。
经导管主动脉瓣置换术(TAVR)是一种将人工瓣膜置换术放置于阻塞部位的方法，在近几十年来得到了广泛而成功的应用。瓣膜置换术引起的更广泛的生物反应的细节在很大程度上仍不为人知，但在量化恢复质量、并发症风险和评估总体患者预后方面仍有重要影响。
在AVS疾病发展过程中，被称为成纤维细胞的组织特异性细胞转变为肌成纤维细胞，促进组织硬化。研究人员对TAVR后肌成纤维细胞如何以及为什么会转变为更良性的成纤维细胞很感兴趣。
该研究的主要作者、科罗拉多大学博尔德分校化学与生物工程系的博士后布莱恩·阿瓜多(Brian Aguado)博士说:“此前的研究表明，干预后心脏组织发生了显著的重构。”“我们的假设是，患者血液中可能存在生物化学线索，可以将肌成纤维细胞还原为成纤维细胞。”Aguado说，在实验室中对这种转变进行建模是一回事，但这项新研究的关键是从真正的AVS患者身上获得血液样本，然后使用生物材料复制心脏的微环境。
“心脏不像皮氏培养皿那样由塑料制成，”他说。“我们需要设计一种材料，能够反映健康瓣膜和病变瓣膜以及心脏组织的各种硬度。”
研究人员收集了AVS患者TAVR前后的血清样本，然后在定制的水凝胶环境中对培养的心肌细胞进行处理，维持了TAVR前后体内心脏状况的近复制。
研究人员能够量化患者血清中的蛋白表达，识别出与心肌成纤维细胞失活相关的关键蛋白，这些蛋白与主动脉和心脏组织在TAVR后重塑和重建自身有关。
“我们的实验室专注于工程水凝胶作为细胞外组织微环境的模拟物，”克里斯提·安赛斯博士说，他是著名的化学和生物工程教授和精密生物材料IRT主任。“为这些研究开发的水凝胶系统使我们能够评估在人类血清中发现的患者特异性生化线索如何影响细胞表型。我们的患者特异性观察不可能使用传统的组织培养塑料材料。”
“过度沉积细胞外基质蛋白导致的心肌纤维化是一个巨大的问题，”医学教授、CFReT主任蒂莫西·麦肯锡(Timothy McKinsey)说。CFReT是科罗拉多大学医学院(University of Colorado School of medicine)转型研究基金项目的资助项目之一。除此之外，纤维化会导致心脏变得僵硬，削弱其放松的能力。我们对将目前的发现转化为开发心脏和血管纤维化疾病的创新疗法的潜力感到兴奋。”
这项研究也可能为今后观察到的男性和女性在康复方面的差异提供新的视角。以前的临床研究表明，男性在tavr后似乎经历了更多的心脏组织重构，新的数据发现，男性心肌细胞确实比女性细胞有更明显的成肌成纤维细胞逆转，尽管需要进一步的研究来了解不同临床环境下的性别差异。
Aguado说:“我们对这些发现的广度感到有些惊讶。”“我们不认为瓣膜植入会对全身产生如此深远的影响。我们的工程模型和临床数据之间的联系加强了这一结论。”
总的来说，Aguado说，结果表明，TAVR程序确实会引发有益的蛋白质反应，生物材料模型和临床样本可以为确定未来的治疗机会提供一个有用的桥梁。
“我们在设计疾病模型方面做得越来越好，但我们正处于一个十字路口，模型只能做这么多，”他说。“未来将依靠结合使用患者样本和这些模型来更好地了解患者的疾病进展。通过与医生的合作，我们可以看到我们在实验室取得的进步如何转化为为患者找到更有效的治疗方法。”
来源：Medindia
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