心脏的 “原厂件”,真的能重新长出来?
该研究论文在Cell子刊CellStemCell上发表图片来源:CellStemCell看到这个消息,你可能在想:干细胞是怎么造出瓣膜的?普通细胞可以被“逆转”回干细胞,再分化成心脏瓣膜需要的两种细胞图片来源:AI生成图片研究者用的是人的诱导多能干细胞。匹茨堡大学团队的做法是:先把干细胞诱导成两种心脏瓣膜里特有的细胞——瓣膜内皮细胞和瓣膜间质细胞。一颗悬挂在玻璃下并浸泡在透明红色溶液中的微型跳动人类心脏,由诱导多能干细胞(iPS)培养而成图片来源:央视新闻客户端研究者用这个模型做了几件事:把二尖瓣脱垂相关的基因突变引入瓣膜,瓣膜真的出现了脱垂。

该研究论文在 Cell 子刊 Cell Stem Cell 上发表 图片来源:Cell Stem Cell
看到这个消息,你可能在想:干细胞是怎么造出瓣膜的?干细胞造的瓣膜跟我身体里的瓣膜是一回事吗?普通人什么时候能用上?
“心门”是什么?为什么它会出问题?
心脏就像一栋两层小楼,楼上楼下各两个房间。血液要在四个房间之间按固定方向流动,不能倒流——这就需要“单向门”来控制方向。
心脏里有四扇这样的门:二尖瓣、三尖瓣、主动脉瓣、肺动脉瓣。它们像门一样开合,让血液只往一个方向走。
这四扇门如果关不紧(关闭不全),血液就会倒流,心脏得加倍工作才能把血泵出去。如果打不开(狭窄),血流就会受阻,全身供血不足。两种情况都会让心脏越来越累,时间长了可能引发心力衰竭。

心脏四扇“门”的位置,它们控制着血流方向
图片来源:百度健康
门为什么会出问题?原因大致分三类。
有些人是天生的——瓣膜先天发育异常,就像出厂就带瑕疵的零件。
更多人是老化的。随着年龄增长,瓣膜会慢慢钙化、变硬、变形。数据显示,65岁以上人群中约有13.3%存在瓣膜问题。换算一下,每七八个老人里就有一个。
还有一类是疾病导致的。风湿热、感染性心内膜炎会直接损伤瓣膜结构。高血压和糖尿病也会加速瓣膜老化。

早期信号易被忽略,气喘、胸闷、腿肿常被当作普通疲劳
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中国有多少人“心门”有问题?这个数字比你想象的大得多。
我国约有2500万人受心脏瓣膜病影响。什么概念?差不多每50个中国人里就有一个。它已经成为继冠心病、高血压之后的第三大心血管疾病。
老年人是高发人群。平均每10位65岁以上老人中,大约就有1位存在心脏瓣膜问题。65岁及以上症状性重度主动脉瓣狭窄患者已接近200万人。如果得不到及时治疗,这类患者2年生存率只有50%,5年生存率只有20%。

我国约2500万人受心脏瓣膜病影响,65岁以上每七八人中就有一人存在瓣膜问题
图片来源:AI生成图片
但问题在于,很多人根本不知道自己有这个病。心脏瓣膜病早期症状非常隐蔽——爬楼气喘、胸闷、腿肿,经常被当成普通疲劳,一拖就是好几年。
等发展到重度,出现胸痛、晕厥甚至呼吸困难时,往往已经错过了最佳治疗时机。这就是专家们常说的“低检出率”——大量患者在疾病中晚期才被发现。
怎么治?两种“人工门”各有利弊
如果瓣膜病变严重到一定程度,药物已经不起作用了,就得换一扇新的“人工门”。
目前有两大类选择:机械瓣和生物瓣。
机械瓣是金属或碳材料做的,非常耐用,基本不会再出问题。但缺点也很明显——血液流过金属表面容易凝固成血栓,所以患者得终生吃抗凝血药。吃这个药需要定期抽血监测剂量,而且有出血风险,生活质量受影响。

机械瓣和生物瓣各有利弊,选哪个需要综合考虑
图片来源:瓣膜网
生物瓣是用猪或牛的心脏组织处理的,优点是不用终生吃抗凝血药。但这类瓣膜会慢慢老化退化,平均用个十来年就得再换一次。对年轻人来说,意味着这辈子可能要做两三次手术。
简单说:机械瓣耐用但麻烦多,生物瓣省事但不耐用。选哪个,患者和医生得综合权衡年龄、身体状况、生活方式等各种因素。
而且别忘了,无论是机械瓣还是生物瓣,都是“死”的材料——没有生命、不会生长、不会自我修复。对儿童和青少年患者来说尤其棘手:换进去的瓣膜不会随着身体一起长大,过几年尺寸就不合适了。
干细胞技术,造一扇“活”的门
造一扇“活”的门,这就是这次研究的价值所在。

普通细胞可以被“逆转”回干细胞,再分化成心脏瓣膜需要的两种细胞
图片来源:AI生成图片
研究者用的是人的诱导多能干细胞。简单说,就是把成年人身上的普通细胞(比如皮肤细胞或血细胞)“逆转”回干细胞状态,然后再引导它们变成想要的各种细胞。这项技术获得了2012年的诺贝尔奖,现在已经比较成熟了。
匹茨堡大学团队的做法是:先把干细胞诱导成两种心脏瓣膜里特有的细胞——瓣膜内皮细胞和瓣膜间质细胞。然后在一个邮票大小的平台上,让这两种细胞组合起来,长成一个有瓣膜结构的“类器官”。

在邮票大小的平台上模拟真实心脏的血流和跳动环境,让干细胞长出瓣膜组织
图片来源:Cell Stem Cell
关键是,研究者还模拟了真实心脏里的物理环境。他们让液体流过瓣膜表面模拟血流、用磁珠模拟心脏的收缩跳动。结果发现,这些物理力量对瓣膜的形成至关重要。
最终,这个邮票大小的模型上真的长出了功能性心脏瓣膜。它不仅长得像心脏瓣膜,还能模拟真实的发育过程和病变过程。

一颗悬挂在玻璃下并浸泡在透明红色溶液中的微型跳动人类心脏,由诱导多能干细胞(iPS)培养而成
图片来源:央视新闻客户端
研究者用这个模型做了几件事:把二尖瓣脱垂相关的基因突变引入瓣膜,瓣膜真的出现了脱垂;让瓣膜接触炎症蛋白,它变得僵硬,跟风湿性心脏病患者的瓣膜表现一致。这说明这个模型可以用来研究疾病是怎么发生的、什么药物可能有效。
离真正用上,还得等多久?
这次的研究成果是“ 类器官” ,也就是说,科学家们在实验室里造出了一个可以用来研究瓣膜病的“工具”,而不是造好了可以直接给人换上的“产品”。

类器官(Organoid)是具备器官结构与功能特征的细胞培养物,主要用于疾病建模、药物筛选与再生医学研究
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但这件事的意义依然很大。以前研究心脏瓣膜病主要靠动物模型——小鼠、斑马鱼等。问题是动物心脏瓣膜跟人类的差异很大,很多在动物身上有效的药,用到人身上就不灵了。
现在有了人类干细胞造出来的瓣膜模型,药物筛选可以更精准,发病机制可以研究得更清楚。这是通往“人造活瓣膜”这条路上必不可少的一步。

从类器官模型到真正能植入人体的活瓣膜,还需要跨过好几道关卡
图片来源:AI生成图片
那真正能用的“活瓣膜”还要等多久?业内比较乐观的估计是10到15年。这期间还需要解决一系列问题:怎么让瓣膜足够结实、怎么让它跟人体免疫系统和平共处、怎么大规模生产、怎么通过临床试验验证安全有效。

对于心脏瓣膜疾病应建立“防-筛-诊-治-康”的管理方案,实现早期发现、及时干预和长期管理
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如果你或家里的老人出现爬楼气喘、胸闷、腿肿这些信号,建议去医院做个心脏超声检查。这是诊断瓣膜病的“金标准”,无创、不疼、费用也不高。40岁以上人群建议每2到3年查一次。
早发现、早处理,比等“门” 坏了再换要省心得多。