德克萨斯心脏研究所授予国立卫生研究院拨款以推进器官生物工程
德克萨斯心脏研究所最近从国立卫生研究院国家心肺血液研究所获得了为期五年、价值 200 万美元的资助，用于推进支持可移植生物人工心脏开发的技术。
该项目由Stephen I. Katz 早期研究员研究项目资助，由再生医学研究和生物样本库和生物样本分析核心实验室主任Camila Hochman-Mendez 博士领导。跨学科研究团队包括再生医学研究领域的 Fernanda Mesquita 博士和Ernesto Curty da Costa 医学博士、合作研究人员、创新设备与工程应用 (IDEA) 实验室主任Yaxin Wang 博士和医学博士 Mehdi Razavi ，电生理学临床研究与创新总监团体。
患有终末期心力衰竭的患者依靠心脏移植来生存。尽管心脏捐献和移植数量有所增加，但需求仍然远大于供应;可悲的是，大约 20% 的心脏移植候选者要么在合适的供体心脏出现之前亡，要么因为病情太重而无法进行移植而被从候补名单中删除。为了满足这一需求，科学家和生物工程师一直在探索可移植生物人工心脏的选择。
该研究所首创的一种方法是用大量源自人类诱导多能干细胞 (hiPSC) 的新心脏细胞(心肌细胞)重新填充无细胞心脏支架。这些研究是在生物反应器设备系统中进行的，该系统支持器官的特定生物需求，同时保护器官免受污染。研究人员在这一领域取得了巨大进展，特别是在了解心脏细胞成熟所需的许多生物线索方面。然而，为人类大小的再细胞化心脏提供重要的机械和电刺激以及营养支持所需的先进生物反应器技术尚不可用。
Hochman-Mendez 博士和她的同事提议开发一种新型生物反应器系统(称为协调心脏刺激试验台，或 CHeST)，以支持她的实验室和其他实验室的生物人工心脏研究。台式系统将使用专门设计的灌注刺激环向心脏提供机械和电刺激，同时以模拟血液流经器官的方式循环液体。这将发生在一个新的生物反应器内，该生物反应器经过严格设计，可以防止心脏污染。研究人员将使用生物工程心室(心脏的下部泵室之一)来测试该系统。
为了克服当前向成熟心脏细胞提供氧气和燃料的挑战，该团队还计划为生物人工心脏开发改进的营养解决方案。三维器官的细胞成功再生现在受到营养培养基中的氧气可以渗透到组织的深度的限制。研究人员希望通过生化方法改善这种氧气输送，以复制人体循环系统中红细胞通常提供的氧合水平。同样，脂肪酸通常充当心脏细胞的燃料来源和心脏细胞成熟的代谢信号。该团队还打算找到更好的方法将这些重要的脂肪酸输送到生物人工心脏。
重要的是，台式生物反应器系统和营养解决方案的改进应该对该领域的其他研究人员有用，无论他们如何创建生物工程心室。该研究所团队创造的技术将支持生物人工心脏组织工程的进一步突破。
Hochman-Mendez 博士表示：“这笔巨额资助加速了我们在制造生物人工心脏以对抗终末期心力衰竭方面的进展。它使我们能够改进对生物人工心脏的成熟和功能至关重要的生物反应器技术和营养方法。我们的最终愿景是为全球克服捐献器官短缺问题做出贡献，为患者提供一条提高生活质量的途径。”
王博士的实验室将为该项目的生物反应器平台提供工程支持，他说：“我们相信这样的生物反应器将为植入的心脏细胞提供准确的生理生物环境，从而促进心脏细胞的生长。心脏支架。再生医学研究中心和 IDEA 实验室之间的多学科合作可以加速该平台的开发，并激发工程与生物科学之间的互动。”
Razavi 博士的生物医学工程师团队将为这项研究贡献他们的专业知识，他说：“设计一种综合生物反应器，能够向细胞提供可预测的电刺激，同时优化心脏组织工程所需的环境和营养参数，这一点至关重要。霍赫曼-门德斯博士组建了一支才华横溢的多学科团队，他们拥有适当的技能组合来实现研究目标。”
上述研究得到了国立卫生研究院国家心肺血液研究所的支持，奖项编号为 R01HL169632。内容完全由作者负责，并不一定代表国立卫生研究院的官方观点。
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