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在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)克萊門森大學(xué)、南卡羅來(lái)納醫(yī)科大學(xué)和芝加哥大學(xué)的研究人眼開(kāi)發(fā)出一種策略，利用人類多能干細(xì)胞（human pluripotent stem cell, hPSC）衍生的心肌細(xì)胞（hPSC-CM）與可生物降解、生物兼容的導(dǎo)電硅納米線相結(jié)合，改善遭受心肌梗塞的心臟修復(fù)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2023年8月4日的Science Advances期刊上，論文標(biāo)題為“Nanowired human cardiac organoid transplantation enables highly efficient and effective recovery of infarcted hearts”。

在這項(xiàng)新的研究中，這些作者詳細(xì)介紹了hPSC-CM、人心臟成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞如何自我組裝形成心臟類器官（cardiac organoids），以模擬心臟組織水平的基本功能，并包含血管網(wǎng)絡(luò)，從而降低缺氧時(shí)細(xì)胞凋亡的風(fēng)險(xiǎn)。
含有導(dǎo)電硅納米線（electroconductive silicon nanowire, e-SiNW）的心臟類器官（cardiac organoids）是嵌入了微細(xì)導(dǎo)線的活的、可收縮的微型心臟組織球體，由hPSC-CM、人心臟成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞自我組裝而形成，并與導(dǎo)電硅納米線一起培養(yǎng)，使得導(dǎo)電硅納米線與心臟類器官融為一體。隨后，這些作者將這些微型心臟組織球體注入受損和瀕死的大鼠心臟組織中。
雖然使用心臟類器官進(jìn)行組織修復(fù)并不是什么新鮮事，但修復(fù)部位的細(xì)胞存留率較低，導(dǎo)致功能改善不明顯和可擴(kuò)展性問(wèn)題。導(dǎo)電硅納米線的加入增加了心臟類器官的傳導(dǎo)性，使它們能更好地同步，促進(jìn)細(xì)胞間更好的溝通并與現(xiàn)有心臟組織整合在一起。

e-SiNW在大鼠心肌中的生物相容性。圖片來(lái)自Science Advances, 2023, doi:10.1126/sciadv.adf2898。

與之前沒(méi)有在 hPSC-CM中加入導(dǎo)電硅納米線的研究（每只大鼠移植大約0.5 × 106 個(gè) hPSC-CM）相比，含有導(dǎo)電硅納米線的心臟類器官在大鼠體內(nèi)實(shí)現(xiàn)了雙倍的功能恢復(fù)，但移植的hPSC-CM數(shù)量較少，每只大鼠移植大約有 0.5 × 106 個(gè) hPSC-CM。正如硅的生物相容性所預(yù)期的那樣，在健康或損傷修復(fù)環(huán)境中整合導(dǎo)電硅納米線不會(huì)加劇炎癥反應(yīng)。

與不含有導(dǎo)電硅納米線的心臟類器官相比，含有導(dǎo)電硅納米線的心臟類器官也表現(xiàn)出明顯較少的細(xì)胞凋亡。雖然原因并不明確，但是這些作者認(rèn)為這可能是由于含有導(dǎo)電硅納米線的心臟類器官中的血管網(wǎng)絡(luò)提供了一種更具心臟保護(hù)性的微環(huán)境，以支持 hPSC-CM 的存活。

這種新方法似乎為提高 hPSC-CM的治療潛力提供了一種安全有效的解決方案。該方法克服了傳統(tǒng)方法的局限性，改善了心臟功能、定植率和血管形成，可能成為 hPSC-CM 在治療心臟損傷以及潛在的其他傳導(dǎo)組織（如骨骼肌和神經(jīng)組織）方面的常規(guī)臨床應(yīng)用。

還需要利用更大的樣本量開(kāi)展進(jìn)一步研究和更長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)，并探究移植的心臟類器官和宿主心肌中的基因表達(dá)，以便從機(jī)理上了解含有導(dǎo)電硅納米線的心臟類器官介導(dǎo)的心臟修復(fù)如何發(fā)揮同化組織（assimilated tissue）的功能。