在2016年心力衰竭国际学院苏州站活动中，来自苏州大学心血管病研究所苏州大学附属第一医院心脏大血管外科的沈振亚教授带来了题为“干细胞移植治疗心力衰竭的机制和临床转化策略——心血管外科的发展机遇与挑战”的精彩报告。
全球唯一呈增长趋势的心脏疾病
中国心衰患者病因分析
1993-2007住院心衰患者病因分析
住院心衰患者年龄病因分布
随年龄增加，冠心病和高血压发生率增加，扩张心肌病和瓣膜病发生率下降
干细胞移植是突破性的前沿方向
功能性心肌细胞的缺失→心肌纤维化→ 心室重构→心衰
临床现有疗法：
药物治疗：缓解症状
CABG / PCI：恢复血供
心脏移植：供体少、免疫排斥
其中药物治疗和CABG / PCI不能修复受损心肌细胞。
干细胞移植：从基础到临床
干细胞治疗心衰的关键问题
移植细胞的选择？
提升移植细胞靶器官滞留与治疗效率？
如何评估术后疗效？
移植细胞要求
心脏细胞治疗的种子细胞
1、骨髓间充质干细胞 (BMSCs)
骨髓间充质干细胞临床应用：
扩张性心肌病：
重症瓣膜疾病：
缺血性心肌病：
典型病例：扩心、心功能4级患者，术后心功能3级
术前：EF 0.229
术后两周：EF 0.348
是否具有能更高效分化为心肌样细胞的BMSCs 亚群？
SCA-1+/CD45+/CD31+亚群较其它各组具有向心肌定向分化的优势
SCA-1+/CD45+/CD31+的EF、FS较其它组均有改善
2. 心脏干细胞 (CSCs)
2003年，Anversa等首次从成人心脏中成功分离并鉴定了一种c-kit+干/祖细胞群，证明其具有向心肌细胞、血管平滑肌细胞、内皮细胞分化的潜能。证实成人心脏中心脏干细胞（CSCs）的存在#。
# PNAS ; 104(35):14068-73.
利用BMSCs提高CSCs的心肌修复功能（以BMSCs-Exsomes为手段）
3. 诱导多能干细胞 (IPSCS)
iPSCs通过分化成哪些细胞改善心功能？
iPSC-ECs 改善心梗小鼠的心功能
J Biol Chem, 2011.286:32697-704.
Circ Res, 2012.111:882-93.
Circ Res. 2012.111:1494-503
Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 . 109:20379-84
Cell Stem Cell. 2013. 12:101-13
4. 心肌成纤维细胞 (CFCs)
心肌成纤维细胞占整个心脏细胞总数的一半以上，为心脏提供结构支持、分泌信号因子以及对心肌细胞的损伤有修复作用。
目前本研究所已经成功分离20例各种心肌病人的成纤维细胞
已经成功将小鼠心肌成纤维细胞转分化为心肌细胞
Nature. 2012 May 13;485(7400):599-604.
能否将人源心肌成纤维细胞转分化为人源心肌细胞？
周期短，降低实验操作的复杂性，缩短治疗时间
避免了干细胞诱导阶段的低效率和致瘤风险
避免了供体细胞数量不足和移植成活率低的问题
细胞移植后迁移和分布如何？
干细胞移植入心脏后存活率和滞留率低*
移植细胞丢失分析
复合应用多种策略提高移植效率
细胞改造
移植时机选择
移植方法改进
移植微环境改造
Exosome
细胞因子
低氧预处理
1. 移植时机的选择
移植的最佳时机？
心梗发生
梗死早期：炎症反应高峰期→影响移植细胞存活
梗死晚期:梗死区域疤痕形成→妨碍移植细胞迁移
心肌梗死后2-4周进行细胞移植对于心功能恢复较为有利
ci China Life Sci 2014:195-200
2. 移植方法的改进——水凝胶
水凝胶提高干细胞的心肌修复疗效
促进干细胞定植、生长
促进血管生成
提高干细胞治疗心梗疗效
2. 移植方法的改进——纳米材料
材料表面拓扑结构促进多能干细胞的干性和诱导分化率
材料表面纳米级拓扑结构维持ESC的多能性
材料表面纳米级拓扑结构促进ESC的分化
利用纳米材料提高重编程、转分化效率
2. 移植方法的改进——不同途径
利用多种方法促进干细胞的存活，提高细胞滞留率
停跳下心肌注射提高细胞滞留率
Thorac Cardiovasc Surg 2008 Sep;136(3):657-64.
大网膜片包裹提高细胞存活率
Thorac Cardiovasc Surg. 2010，140(6):1388-1396
3. 微环境的改善——Exosomes治疗
总结既往实验研究认为：心梗区域内参与了新生血管的MSCs量不足以满足解释增生血管的规模，强调旁分泌作用。
Massimiliano Gnecchi Vascular Pharmacology 2012
CD34+ 细胞来源的exosomes在体外和体内均诱导了血管再生，并发现去除exosomes的条件培养基无此生物学功能 。
Susmita Sahoo Circulation Research 2011
条件培养液中具有心脏修复作用的物质为直径30-120nm的脂质囊泡exosomes
Ruenn Chai Lai Stem Cell Research 2010
Exosomes作用模式
4. 细胞因子的旁分泌作用——IGF-1
促进干细胞的迁移
抑制平滑肌细胞的凋亡
抑制内皮细胞的凋亡
Biochem Biophys Res Commun 2007,356:780-4
Exp Cell Res,2010,316:3435-42.
poptosis,2011,16:1118–1127
Biochem Biophys Res Commun 2012,426: 615-619
Biochem Biophys Res Commun 2009, 384: 259-264
5. 间歇性低氧
间歇性低氧(intermittent hypoxia, IH)是否具有心脏保护作用？
间歇性低氧适应(IH adaptation)具有明显的心脏保护作 用。
IHH 通过CaMKII和蛋白激酶Cε在心肌保护中的发挥作 用。
疗效评估
从分子、细胞、组织、器官四个水平客观评估干细胞移植疗效
检测技术 —— 细胞标记技术
Fluc-RFP-HSVttk稳定表达系统用于长期监测移植细胞的存活与定植
Fluc：荧光素酶
RFP：红色荧光蛋白
HSVttk：胸苷激酶
小动物活体成像检测
PET-CT影像学直接检测
Circ Res 2012,111:882-93
检测技术 ——细胞电生理标记技术
Ca2+成像技术与膜电位同步记录方法（双CCD）
平滑肌Ca2+成像
Protein Cell, 2013.4:299-309
J Mol Cell Cardiol. 2013 65:51-8.
Biochem Biophys Res Commun.2013.434(3):498-502
J Biol Chem. 2004; 279(20):21461-8
检测技术 —— 移植细胞体内示踪、活体检测及功能检测
心脏活体示踪（MRI标测）
心功能评估研究（三维超声技术）
3-Dimension测量
实时三维心脏同步三维应变分析技术
心电生理研究（Carto 三维电解剖标测）
Heart Vessels. 2013 28(3):385-396
Clin Exp Pharmacol Physiol. 2012 39(3):247-52.
检测技术 —— Corin
外周血中的 corin 水平
A：心力衰竭（ HF）患者血浆中 corin 水平较正常人、急性心梗（ AMI）患者的水平明显降低。
B：心脏功能 NYHA II-IV 级的心衰患者血浆中的 corin 水平比正常对照组(control)降低，并随心功能衰竭的严重程度而减低。
展 望
理想可供移植的细胞源
干细胞定向分化的心肌细胞：商品化的产品
重启心肌的自我增殖修复能力
提高移植细胞的滞留/存活率是提高治疗效率的关键
客观的临床疗效评估体系
我们需要更新知识，寻求更多的学科间合作
心力衰竭未来十年比例逐渐增高
——迎接挑战，创新技术，探索新的诊疗方式。
