納米技術如何變革心血管疾病治療？

　　心血管疾病(CVDs)是全球第一大死亡原因。根據世界衛生組織(WHO)的數據，每年死于心血管病的人比死于其他原因的人要多--2016年估計有1790萬人死于心血管病，占全球死亡人數的31%。在這些死亡中，85%是由于心臟病發作和中風。

　　密歇根州立大學精準健康項目助理教授Morteza Mahmoudi表示："在各種治療進展中，再生醫學和納米技術已經證明了在動物模型中搶救或再生受損心臟組織的巨大能力。納米生物材料的優越特性已經在開發各種組織工程應用的心血管工程結構方面的顯示出巨大潛力。為了開發高效的基于納米技術的人類再生醫學平臺，臨床醫生和工程師必須對這兩個領域的問題、挑戰和機遇達成更廣泛的共識。"

　　Mahmoudi是最近的一篇發表在《Chemical Reviews》上的綜述文章的資深作者，這篇文章題為"Nanoscale Technologies for Prevention and Treatment of Heart Failure： Challenges and Opportunities"，從臨床醫生和工程師們提供了一個關于缺血性心血管疾病的關鍵特性(即血液供應組織的限制)、心臟納米技術和新興納米醫學領域的發展趨勢的綜合分析。

　　這篇綜述討論了納米技術在解決當前心臟診斷和治療方法臨床應用的挑戰和局限性方面的潛在應用。

圖片來源：Chemical Review

　　Mahmoudi指出："高效心臟再生療法的發展需要聯合和協調多個領域，包括心臟病學、細胞和分子生物學、生物化學和化學、機械和材料科學等。在這篇論文中，我們打算填補心臟病學家和再生納米醫學專家之間的知識鴻溝。建立這一多學科知識庫可能有助于為開發新的、更安全、更有效的方法鋪平道路，使醫學界能夠降低心力衰竭患者的發病率和死亡率。"

　　作者列出了納米技術可能有助于在心力衰竭領域克服的主要臨床挑戰，并討論了相關的基于納米技術的方法：

　　血液中心臟衰竭標志物的可靠鑒定

　　我們的血漿中含有超過10000種蛋白質，但是在血漿蛋白質組中99%的蛋白質是由幾十種蛋白質組成的。這意味著，對血漿中含量極低或罕見的疾病特異性蛋白/生物標記物的可靠鑒定是當前蛋白質組學方法的挑戰。因此，臨床診斷的關鍵挑戰之一是檢測出沒有假陰性和/或假陽性錯誤的心衰生物標志物。

　　預測心臟損傷的長期影響

　　心臟損傷程度及其對心功能的長期影響的識別和鑒別具有重要的臨床意義。這是因為，在某些情況下，心肌梗死只會引起輕微的損傷，對心臟功能的不良影響最初可忽略不計。與臨床預期相反，在這些患者中有一小部分在最初治療后長期觀察到心臟功能的大量下降(例如，最早幾個月)。雖然確定在較長時間內存在進一步心臟損害風險的患者具有臨床意義，但目前尚無有效的診斷方法來明確這些患者的亞群。

　　將治療分子和/或細胞導入受損的心肌

　　治療分子和/或細胞必須被輸送到"休克"心肌或心臟組織短暫的缺血后出現功能障礙的部分。休克區受損心肌細胞在心力衰竭過程中具有獨特的功能恢復能力。因此，靶向傳遞治療分子和/或細胞可以使臨床醫生最小化疤痕組織，最大化心臟功能。然而，目前的臨床策略僅提供有限的成功靶向遞送治療生物系統。

　　低治療性細胞保留和心肌移植

　　細胞治療在心力衰竭時恢復心肌組織方面顯示出巨大的潛力。理論上，治療細胞可與受損心肌細胞結合，釋放治療旁分泌因子，使受損心肌再生愈合。然而，到目前為止，細胞治療方法的臨床前和臨床試驗發現，對宿主心臟組織的保留和移植率較低。

　　患者特異性成熟功能心肌細胞

　　免疫系統在細胞排斥中的作用是治療性細胞保留和移植率低的主要原因之一。開發患者特異性心肌細胞被認為是克服這一問題的有效策略。患者特異性心肌細胞主要由人多能干細胞(hipsCs)分化產生。然而，這一過程受到所產生細胞成熟度低的困擾，不僅降低了其治療效果和與宿主組織的融合，還會產生一些嚴重的副作用，如心律失常。

　　強大的治療細胞體內監測

　　臨床監測治療性細胞對探索治療性細胞的命運具有重要意義。目前臨床策略的敏感性和特異性不足以在治療過程中監測治療細胞。

　　再灌注損傷

　　再灌注損傷的典型表現為血管、心肌或電生理功能障礙，其原因是血流回流到缺血組織。當流入心肌細胞的血液由于冠狀動脈的阻塞而中斷時，一系列的動作會導致細胞損傷和死亡。在嚴重心肌梗死的背景下，研究表明再灌注損傷占最終心肌損傷的50%。

　　正如作者所指出的，盡管心臟納米技術領域正在呈指數級發展，盡管有有趣的體外和體內研究報告(使用大量的小型和大型動物)，但它們的成功臨床轉化仍然難以實現。

　　Mahmoudi說："納米醫學領域在很大程度上忽視了存在于體外和體內微環境中的因素，而沒有充分理解納米生物界面，這導致對納米顆粒在人體中的命運和安全性的估計精度降低。我們和其他人已經做出了很大的努力，主要是通過在納米-表面界面識別和描述以前被忽視或未知的因素來糾正當前文獻中的誤解。"

　　該團隊的結論是，在臨床醫生、生物工程師和納米技術專家之間建立牢固的橋梁，對于該領域指導研究戰略制定謹慎的計劃，而不是通過零散的報告，這是至關重要的，可以解決主要的未滿足的臨床需求。

　　正如這篇綜述所描述的，納米技術在心力衰竭中的許多潛在應用仍然沒有得到很好的應用。這是由于不同領域的專家之間缺乏有效的溝通。

　　作者強調心臟病學科學家和納米科學家之間的有效溝通和協作是精確預測生物納米材料的體內命運、安全性和治療效果所必需的，這些都有助于實現納米技術的臨床轉化。