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在一項新的研究中，來自美國克萊門森大學、南卡羅來納醫科大學和芝加哥大學的研究人眼開發出一種策略，利用人類多能干細胞（human pluripotent stem cell, hPSC）衍生的心肌細胞（hPSC-CM）與可生物降解、生物兼容的導電硅納米線相結合，改善遭受心肌梗塞的心臟修復。相關研究結果發表在2023年8月4日的Science Advances期刊上，論文標題為“Nanowired human cardiac organoid transplantation enables highly efficient and effective recovery of infarcted hearts”。

在這項新的研究中，這些作者詳細介紹了hPSC-CM、人心臟成纖維細胞、內皮細胞和基質細胞如何自我組裝形成心臟類器官（cardiac organoids），以模擬心臟組織水平的基本功能，并包含血管網絡，從而降低缺氧時細胞凋亡的風險。
含有導電硅納米線（electroconductive silicon nanowire, e-SiNW）的心臟類器官（cardiac organoids）是嵌入了微細導線的活的、可收縮的微型心臟組織球體，由hPSC-CM、人心臟成纖維細胞、內皮細胞和基質細胞自我組裝而形成，并與導電硅納米線一起培養，使得導電硅納米線與心臟類器官融為一體。隨后，這些作者將這些微型心臟組織球體注入受損和瀕死的大鼠心臟組織中。
雖然使用心臟類器官進行組織修復并不是什么新鮮事，但修復部位的細胞存留率較低，導致功能改善不明顯和可擴展性問題。導電硅納米線的加入增加了心臟類器官的傳導性，使它們能更好地同步，促進細胞間更好的溝通并與現有心臟組織整合在一起。

e-SiNW在大鼠心肌中的生物相容性。圖片來自Science Advances, 2023, doi:10.1126/sciadv.adf2898。

與之前沒有在 hPSC-CM中加入導電硅納米線的研究（每只大鼠移植大約0.5 × 106 個 hPSC-CM）相比，含有導電硅納米線的心臟類器官在大鼠體內實現了雙倍的功能恢復，但移植的hPSC-CM數量較少，每只大鼠移植大約有 0.5 × 106 個 hPSC-CM。正如硅的生物相容性所預期的那樣，在健康或損傷修復環境中整合導電硅納米線不會加劇炎癥反應。

與不含有導電硅納米線的心臟類器官相比，含有導電硅納米線的心臟類器官也表現出明顯較少的細胞凋亡。雖然原因并不明確，但是這些作者認為這可能是由于含有導電硅納米線的心臟類器官中的血管網絡提供了一種更具心臟保護性的微環境，以支持 hPSC-CM 的存活。

這種新方法似乎為提高 hPSC-CM的治療潛力提供了一種安全有效的解決方案。該方法克服了傳統方法的局限性，改善了心臟功能、定植率和血管形成，可能成為 hPSC-CM 在治療心臟損傷以及潛在的其他傳導組織（如骨骼肌和神經組織）方面的常規臨床應用。

還需要利用更大的樣本量開展進一步研究和更長時間的監測，并探究移植的心臟類器官和宿主心肌中的基因表達，以便從機理上了解含有導電硅納米線的心臟類器官介導的心臟修復如何發揮同化組織（assimilated tissue）的功能。