心肌梗死发作时，血管堵塞会造成局部心肌断绝氧气与营养供给，大量心肌细胞发生死亡，受损部位逐步形成瘢痕组织，心脏泵血能力随之下降，很多患者后续会进展为慢性心力衰竭，也就是心功能不全，这也是全球范围内致死致残十分突出的心血管疾病。
来自汉诺威医学院（MHH）莱布尼茨生物技术与人工器官研究实验室（LEBAO）的 Ulrich Martin 博士与 Robert Zweigerdt 博士团队，一直在探索利用生物技术制造心肌细胞，修复心梗之后受损的心脏。
和以往直接注射离散单细胞的思路不同，该团队选择心肌细胞聚集体（hiCMAs），这类微小细胞团块可以实现规模化制备，通过心肌内注射直接植入受损心脏。研究团队联合德国灵长类中心，在爪哇猕猴心梗大动物模型上完成这套疗法的临床前验证，相关成果发表于Nature Communications。
这项研究使用人诱导多能干细胞（hiPSCs），这种细胞可以由人体成熟体细胞例如血细胞重编程得到，具备向人体内几乎全部细胞类型分化的潜能，其中就包括心肌细胞。在可控的生物反应器培养体系中，诱导多能干细胞分化而来的心肌细胞会自发组装成球形的心肌细胞聚集体。
科研团队提出猜想，相比于分散的单细胞，聚集体结构可以提升细胞在心脏局部的留存率，更加有利于和宿主心肌整合。
在动物实验当中，研究人员将 hiPSC 来源的心肌细胞聚集体注射到已经诱发心肌梗死的猕猴心肌损伤周边区域，随访三个月之后，可以观察到移植物形成大片结构完整的人类心肌肌纤维。移植之后动物会出现一过性心律失常，这类心律失常并不会危及生命，并且会随着时间推移逐步消退，最终心脏整体功能得到明显改善。
之所以选择猕猴开展实验，而不是常用的小鼠、大鼠，有着十分现实的科研原因。虽然啮齿动物适合很多基础实验，但是它们的心脏体积、心率和人类差异巨大，人类心肌细胞拥有接近人类本身的固有搏动节律，在心率极快的小鼠体内很难实现正常电耦合，从小动物身上得到的实验结论很难直接推演到人体。
而猪虽然心脏大小、生理参数和人类更接近，但异种移植之后，动物免疫系统会快速识别并清除人类来源的细胞；猕猴在配合规范免疫抑制方案的条件下，移植的人类心肌细胞可以长期存活定植，是开展该类细胞治疗临床前评估的理想模型。
实验中科研人员测试了来自两株不同人诱导多能干细胞系的心肌细胞聚集体，一个很关键的现象被揭示出来：尽管两种细胞系移植之后，在猕猴心脏内都能够形成体积规模相近的人源心肌移植物，但只有其中一株来源的心肌细胞可以真正改善动物心脏功能。对比体外平行实验可以发现，细胞在培养环境当中的收缩能力，和移植之后修复心脏的潜力直接相关。
这提示，在开展移植之前，需要配套体外效力检测，评估心肌细胞聚集体的收缩、电生理功能，而不能只看细胞存活和移植物大小，这也是未来细胞产品质控不可忽视的环节。
当前全球已经有多项临床试验，在探索干细胞来源心肌细胞用于心脏修复，但绝大多数试验使用的是异体供体细胞产品。就如同实体器官移植，异体细胞移植之后，患者需要终身服用免疫抑制药物来抵御排斥反应，长期用药伴随各类副作用，也限制了能够接受该疗法的患者人群。
因此汉诺威医学院团队把长远目光投向自体细胞治疗策略，方案是从患者自身血液细胞制备 hiPSC，再分化得到心肌细胞聚集体用于移植。自体细胞理论上可以规避免疫排斥风险，不再需要长期免疫抑制治疗，尤其对于年轻患者会带来很大获益，但整套工艺生产流程复杂，现阶段成本高昂，还需要持续技术迭代。
二十多年来，Martin 与 Zweigerdt 的团队持续深耕心脏细胞疗法的开发。依托 iCARE 项目，团队已经在动物模型证实心肌细胞聚集体能够整合进入宿主心脏，改善器官功能；而 HEAL 项目的目标，则是进一步优化 hiCMA 的规模化生产工艺、给药方案，为向人体试验过渡铺平道路。“活细胞本身就是一类极度复杂的药物，我们尚无法依靠细胞疗法把已经彻底损毁的心脏完全复原，但可以给受损心脏提供‘新鲜细胞补给’，有希望长期改善心脏功能。”Martin 这样评价这项技术。
当然这套疗法距离成为临床常规治疗手段，还有必经的路程，后续还需要在临床试验当中充分验证安全性与耐受性。科研团队已经启动新项目 iNDUCARE，着力简化、提速、降低自体诱导多能干细胞制备工艺的成本，扫清未来走向临床的技术障碍。
参考文献：
Ina Gruh et al., Human iPSC-cardiomyocyte-aggregate cell therapy in non-human primates and correlation of heart recovery with contractile and electrophysiological cardiomyocyte properties, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-77103-0 .
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来源：生物谷
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