破解心肌再生难题，美国学者另辟蹊径：注射载miRNA凝胶

面对心脏再生这一医学难题，干细胞技术近年来被寄予厚望，但美国宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院、佩雷尔曼医学院的研究人员最近开辟了一条新途径。

研究人员在小鼠模型上证实，在小鼠心脏病发作后，通过向心肌注射凝胶，随后凝胶缓慢释放微小核糖核酸（microRNA），就可以重启心肌细胞的增殖。日前，相关论文发表在国际学术期刊《自然-生物医学工程》（Nature biomedical engineering）。

目前无法逆转的一个事实是，在心脏病发病期间，患者失去流向心脏肌肉的血液，导致细胞死亡。这块受损的心肌死亡后形成一个瘢痕组织，这些瘢痕组织不能接收或传递必要的电信号，这会引发患者充血性心力衰竭并最终导致死亡。目前，全世界超过1200万名患者受到这一问题的困扰。

在宾夕法尼亚大学最新的这项研究中，通讯作者之一Edward E. Morrisey的实验室主要研究心肺发育和再生有关的信号通路，另一名通讯作者Jason A. Burdick的实验室则负责设计用于药物传输的生物相容性材料。

miRNA是细胞内源的非编码RNA，与靶基因结合后可调控基因表达。值得注意的是，基于miRNA疗法的挑战之一在于在正确的地方给到合适的剂量。如果miRNA直接注射将带来一系列问题，其中之一就是药物生命周期很短。

药品生命周期短意味着病人如果在进行系统治疗，他们将需要频繁注射大剂量，以此确保足够的miRNA能靶向心脏的的受损心肌处。

另外，因为这些miRNA可以促进细胞增殖，所以一旦脱靶作用于其他正常部位则会带来产生肿瘤的风险。

如何精确靶向及延长药物作用时间，成为关键问题。

两个实验组通过合作找到让miRNA传输到心肌细胞的最佳办法，并让药物存留足够时间保证作用发挥。Burdick表示，“我们想设计一种针对特定药物和应用的合适材料，而凝胶最重要的特点是剪切稀化和自愈。剪切稀化意味着在机械应力的作用下凝胶状态破坏，使其流动性更好能通过注射器或者导管。而自愈则表示一旦外界压力消除，凝胶又会重新恢复，允许它在心肌靶向位置停留。”

“除此之外，我们设计的凝胶还需要具备负载miRNA的附着位点，当凝胶分解时，miRNA能够挣脱控制流到心肌细胞处。”Burdick补充道。在包载miRNA时，还需要注意防止其快速降解，让它发挥有效作用的时间尽量延长，同时没有侵入非靶向细胞的风险。

为测试设计的凝胶，实验团队在三组小鼠模型身上进行试验。

第一组是正常、健康的小鼠，在凝胶注射后的几天时间里，它们的心脏组织显示心肌细胞增殖的生物标记增强。

第二组是“五彩纸屑小鼠”，这一名字源于正它们是基因工程的产物，具有独特的心肌细胞，可以随机表达四种不同的荧光蛋白中的一种。这些独特的探针帮助研究人员观察心肌细胞在miRNA治疗下确实存在细胞分裂。

在该项实验中，研究人员在诱导小鼠心脏病发作后对其注射负载miRNA凝胶，最后可观察到，红色、黄色或绿色的心肌细胞集群，同一种颜色中有2个都8个不等的细胞。

第三组小鼠则用于临床相关结果的研究。这些小鼠显示出恢复改善，包括更高的射血分数、单次血液泵更多、心脏肥大程度减轻。值得一提的是，心脏病发作的常见后果之一就是随着非收缩性瘢痕组织的出现，心脏变得肥大。

基于小鼠模型试验结果较好，实验团队未来将进行人类心肌细胞的体外测试，以及在例如猪这样的和人更接近的动物身上进行生理实验。

Burdick认为，“我们看到再生医学途径发生了改变，除了移植干细胞进行再生外还有另一种可能。在我们的研究中，并没有采用本身具有很多挑战的新细胞引入，而是仅仅开启了细胞的修复机制。”