心脏病是全球主要的健康问题，仅在美国，心肌梗塞每年就影响超过100万人，并且仍然没有有效的治疗方法。成年人的心脏在受伤后无法再生，而称为心肌细胞的心肌细胞的死亡会不可逆地削弱心脏并限制其泵血能力。

研究人员已经将他们的注意力转向了用于心肌细胞置换和恢复心脏功能的干细胞移植，但是研究表明，植入的干细胞难以存活并难以分化成心肌细胞来修复受损的肌肉。当干细胞在植入前分化为心肌细胞时，心脏功能会改善，但会出现并发症：植入的心肌细胞不会与心脏同步收缩，从而导致潜在的致命性心律失常(异常心律)。

由生物医学工程教授Gordana Vunjak-Novakovic领导的哥伦比亚大学研究人员团队设计了一种创新的新方法，通过应用心肌细胞分泌的细胞外囊泡而不是植入细胞来帮助受伤的心脏再生。研究，在《自然生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)上在线发表的论文显示，源自人类多能干细胞(又取自一小部分血液)的心肌细胞可能是强大的，尚未开发的治疗性微囊泡来源，可导致安全有效地治疗受损的心脏。

细胞分泌的微泡易于分离，可以冷冻并长期保存。这种“现成的”产品相对于细胞疗法具有几个主要优势：1)它可以立即用于急救环境，而细胞可能需要几个月的时间才能分离和生长。2)它不会引起心律不齐(通常在移植细胞时发生);3)走向临床应用的监管途径要比基于细胞的疗法简单得多。

从众多临床研究中众所周知，大多数植入的干细胞在治疗后的数小时内就会被冲走，但是仍然有有益的作用。这导致了非正式的“即跑即走”假说，这意味着细胞在离开损伤部位之前会传递其调节分子货物。该研究的资深作者Vunjak-Novakovic说：“与该假设一致，我们推测心脏细胞疗法的益处可能来自于分泌的生物活性分子(例如微RNA)，而不是细胞本身。”哥伦比亚大学Mikati基金会教授，哥伦比亚大学瓦格洛斯内科医生与外科学学院教授，​​医学教授。“因此，我们探讨了不使用细胞就能否实现对受伤心脏进行细胞治疗的好处。这样，我们将大大简化向临床的翻译，并避免与收缩细胞植入相关的心律不齐的负担。”

几乎所有细胞都会分泌并吸收微小的细胞外囊泡，这些囊泡中充满了可以影响受体细胞的遗传信息。这些细胞外囊泡就像字母，细胞自然使用它们与体内的近邻和远邻进行通讯。

该论文的共同主要作者刘波浩说：“我们认为，心肌细胞将是驱动受损心脏恢复的最佳分子来源，因为众所周知，这些细胞在组织工程模型中可以建立肌肉。”哥伦比亚工程学院生物医学工程系的医学博士和博士学位。“我对我们取得的令人鼓舞的结果感到非常兴奋，我相信无细胞疗法代表了朝着正确方向迈出的一步，以开发出安全有效的梗塞性心脏病治疗方法。”

这个跨学科团队包括生物工程师，临床医生和系统生物学科学家，他们从成年人类干细胞中提取了心肌细胞，并培养了这些细胞以使其分泌细胞外囊泡。未分化的干细胞分泌的囊泡用于比较。然后，研究人员使用下一代测序来阅读他们的信息和说明。他们发现，来自心肌细胞而不是来自干细胞的细胞外囊泡含有心源性和血管生成性microRNA，它们是非常强大的调节分子。

基于Vunjak-Novakovic在生物材料和水凝胶实验室的专业知识，该团队将囊泡封装在胶原蛋白基的贴剂中，当在心肌梗死的大鼠模型中植入到受伤的心脏上时，该囊泡在四个星期内缓慢释放。研究人员监测了心脏，以测量其抽血功能并寻找任何心律不齐的迹象。

Vunjak-Novakovic说：“我们感到非常兴奋的是，不仅用心肌细胞胞外小泡治疗的心脏发生的心律失常少得多，而且还能最有效，最彻底地恢复心脏功能。”“实际上，在治疗后四周，用细胞外囊泡治疗的心脏的心脏功能与从未受伤的心脏相似。”