细胞外囊泡(EVs)是一种纳米大小的信使，在细胞间传递线索和货物，是下一代治疗方法的重要工具，治疗范围从自体免疫和神经退行性疾病到癌症和组织损伤。从干细胞中提取的ev已经被证明可以帮助心脏病发作后的心脏细胞恢复，但确切地说，它们是如何帮助心脏细胞恢复的，以及这种有益作用是否只针对从干细胞中提取的ev仍然是一个谜。
现在，来自哈佛大学约翰·a·保尔森工程和应用科学学院(SEAS)的研究人员已经揭示了电动汽车治愈能力背后的潜在机制，并证明了电动汽车不仅能在心脏病发作后恢复细胞的活力，还能在心脏病发作时保持细胞在缺氧状态下的正常工作。研究人员在人体组织中演示了这一功能，使用的是植入了传感器的心脏芯片，这种传感器可以持续跟踪组织的收缩。
该团队还证明，这些细胞间旅行者可能来自内皮细胞，这些内皮细胞排列在血管表面，比干细胞更丰富，更容易维护。
这项研究发表在《科学转化医学》上。
海洋研究所生物工程和应用物理学的塔尔家族教授、这项研究的资深作者基特·帕克说:“我们的芯片上的器官技术已经发展到我们现在可以对抗药物目标，而不是对抗芯片设计。”“通过这项研究，我们用人类细胞在芯片上模拟了一种人类疾病，并开发了一种新的治疗方法来治疗这种疾病。”
当流向心脏的血液被阻塞时，就会发生心脏病发作或心肌梗塞。当然，治疗心脏病最好的方法是恢复血液流动，但这个过程实际上可能会对心脏细胞造成更大的损害。所谓的缺血-再灌注损伤(IRI)或再氧损伤，发生在血液供应在一段时间的缺氧后恢复到组织。
“细胞对IRI的反应涉及多种机制，如钙和质子超载，氧化应激，线粒体功能障碍等等，”Moran Yadid说，他是海洋研究所和维斯生物工程研究所的博士后研究员，也是这篇论文的第一作者。“这一系列复杂的过程对开发有效的治疗方法提出了挑战，可以解决这些问题中的每一个。”
这就是内皮衍生电动汽车(EEVs)进来的地方。由于这些小泡来自血管组织，而血管组织是独特的，可以感知缺氧压力，研究人员假设它们所携带的货物可以为心肌提供直接保护。
研究人员绘制了囊泡表达的全套EEV蛋白。
Yadid说:“令人惊讶的是，尽管这些囊泡的直径只有150纳米，它们却包含了将近2000种不同的蛋白质。”“许多蛋白质与呼吸、线粒体功能、信号传导和体内平衡等代谢过程有关。换句话说，很多过程都与心脏对压力的反应有关。所以，我们认为外泌体包含一种分子和蛋白质的混合物，而不是一种分子是治疗性的，它们可以一起帮助细胞维持体内平衡，处理压力，改变代谢行为，减少损伤。”
该团队使用海洋疾病生物物理学小组开发的芯片心脏模型，测试了EEVs对人类心脏组织的影响。芯片上的器官平台模拟了天然组织的结构和功能，使研究人员能够实时观察损伤和治疗对人体组织的影响。在这里，研究人员模拟了心肌梗死和再充氧的情况，芯片分别注入了eev和未注入eev的芯片。
研究人员发现，在接受eev处理的组织中，心肌细胞能够更好地适应应激条件，并承受更高的工作量。研究人员先限制3小时的氧气摄入，然后再进行90分钟的再充氧，然后测量死亡细胞的比例和组织的收缩力。用eev处理的心脏组织有一半的死亡细胞，并且在受伤后的收缩力是未处理的组织的四倍。
研究小组还发现，与未处理的细胞相比，用eev处理的受伤心肌细胞显示出一组与未受伤心肌细胞更相似的蛋白质。令人惊讶的是，研究小组还观察到用eev处理的细胞在没有氧气的情况下仍能继续收缩。
“我们的研究结果表明,从复氧损伤EEVs可以保护心脏组织部分补充受伤的细胞蛋白质和信号分子,支持不同的代谢过程,为新的治疗方法铺平了道路,”安德烈说坐落,克雷贝尔g .客座教授哈佛医学院病理学和该研究的作者之一。
帕克说:“当传统的单一分子、单一靶点的模式无法治愈疾病时，外泌体细胞疗法可能是有益的。”“我们给药的小泡，我们相信我们是在采取一种猎枪式的方法来打击药物网络。有了我们的器官芯片平台，我们就可以将人造外泌体用于更有效、更可靠的治疗方式。”
