科罗拉多大学博尔德分校的工程师和教师来自科罗拉多大学Anschutz医学校区的纤维化研究与翻译联盟(CFReT)，他们联手开发基于生物材料的心脏组织“模拟”，以测量患者对主动脉瓣置换术的反应。程序，提供新的见解，了解心脏组织在手术后重塑自身的方式。

主动脉瓣狭窄(AVS)是一种以心脏瓣膜组织硬化和心脏血流受阻为特征的进行性疾病，被称为“无声杀手”，影响75岁以上人口的12.4%，死亡率范围为2-如果不及时治疗，则为5年。经导管主动脉瓣置换(TAVR)手术，在人体瓣膜位于阻塞部位，近几十年来已被广泛而成功地用作治疗方法。

对瓣膜置换的更广泛的生物反应的细节仍然很大程度上未知，但仍然具有量化恢复质量，并发症风险和整体患者结果评估的重大影响。

在AVS疾病进展期间，称为成纤维细胞的组织特异性细胞转变为肌成纤维细胞，其促进组织硬化。研究人员有兴趣了解TAVR后肌纤维母细胞如何以及为什么会转变为更为良性的成纤维细胞。

“以前的研究显示，干预后心脏组织有重大改造，”该研究的第一作者，CU博尔德化学与生物工程系的博士后研究员Brian Aguado博士说。“我们的假设是患者的血液中可能存在生物化学线索，可能会将肌成纤维细胞还原为成纤维细胞。”

Aguado说，在实验室中模拟这种转变是一回事，但新研究的关键是从真正的AVS患者获取血液样本，然后使用生物材料来复制心脏的微环境。

“心脏不像塑料一样由塑料制成，”他说。“我们需要设计能够反映健康和患病瓣膜和心脏组织各种僵硬度的材料。”

研究人员在TAVR术前和术后收集AVS患者的血清样本，然后在定制的水凝胶环境中培养心脏细胞，在TAVR前后维持近乎传真的体内心脏状况。

研究人员能够量化患者血清中的蛋白质表达，鉴定与肌纤维母细胞失活相关的关键蛋白质，因为主动脉和心脏组织在TAVR后重塑并重建。

“我们的实验室专注于工程水凝胶作为细胞外组织微环境的模拟，”化学和生物工程杰出教授兼精密生物材料IRT主任Kristi Anseth博士说。“为这些研究开发的水凝胶系统使我们能够评估在人类血清中发现的患者特异性生化信号如何影响细胞表型。我们使用传统的组织培养塑料材料进行患者特异性观察是不可能的。”

“由于细胞外基质蛋白过度沉积导致的心脏纤维化是一个巨大的问题，”医学教授和CFReT主任Timothy McKinsey表示，该项目是通过科罗拉多大学医学院转型研究基金计划支持的项目之一。“除此之外，纤维化导致心脏僵硬，削弱其放松能力。我们很高兴有可能将我们目前的研究结果转化为开发心脏和脉管系统纤维化疾病的创新疗法。”

该研究还可能使人们对未来男女之间恢复差异有所了解。之前的临床研究表明，男性在TAVR后似乎经历了更多的心脏组织重塑，并且新数据发现男性心脏细胞确实看到相对于女性细胞更明显的肌成纤维细胞逆转，但需要进一步研究以了解性别差异。在各种临床环境中。