实验室制造的心脏瓣膜可以和受者一起生长

由科学和工程学院和医学院的明尼苏达双城市研究人员领导的开创性新的研究首次显示了植入年轻羊羔的实验室创造的心脏瓣膜能够在收件人内增长。与当前在同一生长羔羊模型中测试时使用的动物衍生阀相比，阀还显示出降低的钙化和改善的血流功能。

如果在人类中证实，这些新的心阀门可以防止每年成千上万的儿童中重复瓣膜更换手术的需求先天性心脏缺陷。这些瓣膜还可以保存至少6个月，这意味着它们可以为外科医生提供一个“现成”的治疗选择。

这项研究发表在今天的科学转化医学美国科学促进会(AAAS)的跨学科医学杂志。阀门制造程序也获得了明尼苏达大学创业公司的专利和许可Vascudyne，Inc。明尼苏达州斯蒂尔沃特市()。

“这是小儿心脏研究迈出了巨大的一步，”研究人员高级研究员罗伯特·斯特兰科罗说，生物医学工程部门教授和化学工程和材料科学系。“这是第一次演示，即植入大型动物模型的阀门，在我们的情况下，羔羊可以与动物一起生长成年度。我们有办法还要走了，但这让我们更远下到未来的临床途径儿童的试验。我们很兴奋，乐观态度，因为这实际上是在未来几年成为现实的可能性。“

目前，研究人员未能开发一种能够生长和维持儿科患者功能的心脏瓣膜。这些具有心脏缺损的唯一可接受的选择是由化学处理的动物组织制成的阀门，由于钙化而经常变得功能失调，并且需要更换，因为它们不会与孩子一起成长。这些儿童通常需要持续最多五（或更多）开放的心脏手术，直到机械阀植入成年期。这要求他们养血在他们的余生中稀释。

在这项研究中，Tranquillo和他的同事使用了组织工程和再生医学的杂交，以产生不断增长的心阀门。在八周的时间内，他们使用先前开发的专用组织工程技术，以从产后供体的皮肤细胞产生血管样管。为了开发管，研究人员将供体绵羊皮细胞与管形式的纤维蛋白组合，然后使用生物反应器提供细胞生长所需的营养素。

然后，研究人员用特殊的洗涤剂将所有的绵羊细胞从组织状的试管中洗掉，留下的是无细胞的胶原基质，植入后不会引起免疫反应。这意味着试管可以储存和植入，而不需要使用受体细胞进行定制生长。

下一步骤是将这些管中的三个（直径约16mm的约16mm）一起缝成封闭环。然后，研究人员稍微修剪它们以产生传单以复制类似于直径约19mm的心脏瓣膜的结构。

“在这些最初的步骤之后，它看起来像一个心脏瓣膜，但问题是它是否能像心脏瓣膜一样工作，它是否能生长，”特兰奎洛说。“我们的研究结果证实了这两点。”

第二代三管瓣膜被植入了三只羔羊的肺动脉。52周后，瓣膜再生，其基质由受体羔羊细胞填充，直径从19 mm增加到生理正常瓣膜约25 mm。研究人员还发现，从超声图像测量的瓣叶长度增加了17%到34%。此外，研究人员还发现，三管瓣膜比现有的动物瓣膜工作得更好，几乎没有钙化或血液凝固现象，而其他瓣膜在移植到同龄的羔羊身上后显示出来。

“我们从以前的研究中知道，工程管有能力在不断增长的羔羊模型中进行再生和生长，但最大的挑战是如何在一年内维持生长的阀门导管中的传单功能，”Zeeshan Syedain是该研究的主要研究员和明尼苏达大学高级研究助理在Tranquillo实验室。“当我们看到从年轻羊羔到成人羊的整整一年的阀门如何运作的阀门的工作程度非常令人兴奋。”

安静地说,下一步是tri-tube阀直接植入心脏右心室模拟最常见的外科修复的过程,然后开始请求批准美国食品和药物管理局(FDA)进行人体临床试验在未来几年。

“如果有一天我们能批准这些瓣膜用于儿童，这将对患有心脏缺陷的儿童和他们的家庭产生巨大的影响，他们必须应对多次手术带来的巨大压力，”特兰奎洛说。“我们有可能将这些孩子需要接受的手术次数从5次减少到1次。这是梦想。”

---

---