Human embryonic stem cell–derived cardiomyocytes restore function in infarcted hearts of non-human primates

劉嚴文^1,2,3,*, Billy Chen^1,2,4, Xiulan Yang^1,2,5, James A Fugate^1,2,5, Faith A Kalucki^1,2,5, Akiko Futakuchi-Tsuchida^1,2,5, Larry Couture⁶, Keith W Vogel⁷, Clifford A Astley⁷, Audrey Baldessari⁷, Jason Ogle⁷, Creighton W Don⁴, Zachary L Steinberg⁴, Stephen P Seslar^4,8, Stephanie A Tuck^1,2,5, Hiroshi Tsuchida^1,2,5, Anna V Naumova^1,2,9,10, Sarah K Dupras^1,2,5, Milly S Lyu⁹, James Lee⁴ , Dale W Hailey¹, Hans Reinecke^1,2,5, Lil Pabon^1,2,5, Benjamin H Fryer^1,2,5, W Robb MacLellan^1,2,4, R Scott Thies^1,2,5 & Charles E Murry^1,2,4,5,11

¹ Institute for Stem Cell and Regenerative Medicine, University of Washington, Seattle, Washington, USA.
² Center for Cardiovascular Biology, University of Washington, Seattle, Washington, USA.
³ Division of Cardiology, Department of Internal Medicine, National Cheng Kung University Hospital, College of Medicine, National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan.
⁴ Department of Medicine/Cardiology, University of Washington, Seattle, Washington, USA.
⁵ Department of Pathology, University of Washington, Seattle, Washington, USA.
⁶ City of Hope, Beckman Research Institute, Duarte, California, USA.
⁷ Washington National Primate Research Center, University of Washington, Seattle, Washington, USA.
⁸ Department of Pediatrics, University of Washington, Seattle Children’s Hospital, Seattle, Washington, USA.
⁹ Department of Radiology, University of Washington, Seattle, Washington, USA.
¹⁰ Research Institute of Biology and Biophysics, National Research Tomsk State University, Tomsk, Russia.
¹¹ Department of Bioengineering, University of Washington, Seattle, Washington, USA.

心肌梗塞會導致心肌細胞死亡及心臟功能的惡化。現今的醫療雖可大幅降低心肌梗塞與缺血性心衰竭的死亡率，但是目前的治療方法僅能預防或是減少心肌梗塞的後遺症以及預防急性心血管疾病的再發生，然而卻無法促進心臟肌肉細胞的再生。因此，心肌梗塞後的心臟衰竭，仍然是造成心臟病患死亡的主要原因。
不過，靈長類動物，包含人類在內，受損心臟的自我修復能力卻十分有限，基本上是缺乏再生的能力。對於人體受損組織或是器官的修復與再生，幹細胞扮演著重要的角色。因為幹細胞是原始且未完全分化的細胞，具有分化成為成熟細胞的能力，可以修補受損組織或是器官。近年來的小動物研究顯示：心肌梗塞的老鼠在接受幹細胞治療後，心臟功能有顯著地改善。不過，在大型動物研究和早期許多臨床試驗中，幹細胞治療對於改善心臟功能的效果仍有爭議。另外，不同種類的幹細胞，其分化能力也有很大的差別。研究顯示骨髓間質幹細胞無法分化成心肌細胞，雖然心肌前驅幹細胞能夠分化成心肌細胞，但是分化的效能卻非常差，無法有效地修補受損心臟。

在參與美國西雅圖華盛頓大學Professor Charles E. Murry「幹細胞與再生醫學研究中心」團隊的研究發現，「多能性幹細胞」包含胚胎幹細胞以及誘導性多潛能幹細胞，已經證實利用體外培養的方式，可以有效並大量地分化成心肌細胞，並且在猴子的動物實驗中發現：

1. 經由心導管技術，我們可以成功在猴子造成心肌梗塞，使得猴子的心臟收縮功能嚴重受損，產生心臟衰竭。
2. 經由移植「多能性幹細胞」衍生的心肌細胞，能夠成功地使發生心肌梗塞的猴子心臟再生出數量可觀的新的心臟肌肉，大幅減少心肌梗塞範圍，進而改善嚴重受損的心臟功能等再生心臟肌肉，進而改善心臟功能。