5毫升血样为心脏病研究带来新视角
新加坡成立了首个专门研究亚洲人心脏病的干细胞研究中心。该中心以新加坡国家心脏中心（NHCS）建立的患者细胞疾病模型库为基础，库中模型超过40种。研究旨在了解心脏病为何对亚洲患者的影响不同，并寻找更适合其生物学特征的治疗方法。
目录
人类细胞整合研究与转化中心（CIPHER）于10月16日在新加坡丽思卡尔顿美年酒店举行的第六届NHCS“心连心”慈善晚宴上揭幕，主持揭幕仪式的是卫生部高级政务部长陈杰豪。研究人员只需取用5毫升血液，就能将样本中的细胞重编程为干细胞，再培育成可跳动的心肌细胞供实验室研究。
CIPHER副主任、同时也是新加坡国家心脏研究所（NHRIS）和NHCS首席研究员的克里山·拉马钱德拉说，与西方患者相比，亚洲患者更早罹患心脏病，发病模式也有所不同，且预后往往较差。然而，许多治疗方法所依据的研究都依赖动物模型和西方人群的生物学特征。
该中心整合了多方面研究：包含个体患者疾病特征的模型、利用人体细胞进行药物测试，以及旨在重现心衰部分特征的微型心腔。与此同时，一笔独立的250万美元捐赠设立了教授职位，以支持心脏和胸外科研究及未来外科领军人才的培养。
为何研究亚洲患者的生物学特征？
新加坡的华族、马来族和印度族群为研究人员提供了跨不同亚洲人群考察心血管疾病的机会。CIPHER主任德里克·豪森洛伊说，这种多样性让中心能够研究特定族群的疾病表现，而不是把亚洲患者视为单一的生物学类别。
研究人员希望找出导致这些差异的机制。疾病模型有助于他们考察心肌细胞的行为、能量利用方式以及对药物的反应。这些观察结果可能揭示治疗靶点，也就是药物有望改变的生物学过程。
相关需求十分迫切。揭幕仪式上引用的数据显示，新加坡每天约有23人死于心脏病和中风；2025年，心血管疾病占所有死亡病例的三分之一。CIPHER的任务是将对患者生物学特征更深入的了解，转化为对其治疗有帮助的选择。
血细胞如何变成会跳动的心肌细胞
研究人员采用一种称为重编程的技术，将已分化的细胞转化为诱导多能干细胞。这些干细胞随后可被引导分化为其他细胞类型，包括心肌细胞。简单来说，科学家先重置细胞的身份，再引导它承担另一种功能。
因此，血液样本让研究人员能够在不从心脏取样的情况下研究患者的心脏病。由此培育出的细胞保留了患者的遗传背景，也能在实验室中重现其病情的部分特征。
拉马钱德拉这样阐述这一方法的价值：
“当我们用患者自己的血液培育出心肌细胞，并看着它在培养皿中跳动、同时携带着这名患者的疾病时，我们看到的是任何动物模型都无法重现的东西，”克里山说。
改用血液样本也让采样对患者而言更加便利。2023年12月，拉马钱德拉曾解释，团队已不再采集皮肤样本，因为这一操作具有侵入性，可能留下小疤痕。患者就诊检查时则可以直接采血。
超过40种模型构成初始研究库
NHCS已开发出超过40种源自患者的模型，构成CIPHER研究计划的基础。模型涵盖心力衰竭、致心律失常性疾病和心肌病等病症。
心力衰竭是指心脏无法像身体所需的那样有效供血。心肌病是心肌疾病，心肌可能扩张、增厚或变硬。这些变化会让心脏更难泵血。
研究人员介绍的遗传性致心律失常疾病，会导致心肌细胞无法正常紧密连接，并逐渐被瘢痕组织和脂肪取代。这些变化可能干扰维持心跳协调的电信号。
涵盖不同疾病的模型库为科学家提供了多种研究疾病的途径。他们可以研究细胞出了什么问题、比较细胞对潜在疗法的反应，并寻找与较好疗效相关的生物学特征。
在患者服药前测试药物
豪森洛伊说，CIPHER的细胞平台可用于测试药物，并研究药物对心功能和代谢的影响。代谢是细胞获取和利用能量的化学过程。研究目标是更精准地确定治疗方法，包括哪些患者可能从中受益。
一种药物可能对一名患者有帮助，对另一名患者却效果不佳。利用患者样本培育出的细胞进行测试，有助于研究人员在让患者接触无效药物或承受不良反应前，探究这种差异。
在这一研究领域，个体化治疗意味着让治疗方案更贴合个人的生物学特征。同一研究也能产生更广泛的价值：如果找到许多患者共有的疾病机制，就可能开发出适用于更多患者的疗法。
揭幕消息没有说明CIPHER模型何时能用于常规处方决策，也没有给出何时可能开发出新的获批疗法的时间表。目前的重点是了解疾病和测试潜在疗法。
“罐中人类心脏”模型的意义
CIPHER还与临床阶段生物制药公司Medera Inc.合作开发“罐中人类心脏”模型。这是一种生物工程人类心室腔，大小约如指尖。心室是心脏主要的泵血腔室之一。这个微型模型旨在重现心脏病的部分特征。
2023年12月公布的早期研究由NHCS和干细胞生物技术公司Novoheart参与，重点是利用患者血液培育的细胞，为亚洲心力衰竭患者构建微型模型。
构建过程会在细胞周围加入物理支架。研究人员将细胞置于含有胶原蛋白和支撑材料的凝胶中，再将混合物围绕模具塑形。细胞形成组织并移除模具后，就会留下一个能够跳动和泵血的中空腔室。
与在培养皿中观察单个细胞跳动相比，这个腔室能让研究人员获得更多测量数据。他们可以检查收缩、舒张和压力，这些特征与心脏将血液输送至全身的功能直接相关。CIPHER揭幕时，该微型模型被称为亚洲首创。
聚焦心脏充盈困难
2023年12月介绍的项目针对射血分数保留型心力衰竭。据称，这种病症约占心力衰竭病例的一半。射血分数衡量每次心跳时心室泵出的血液占其血量的比例。
这种心力衰竭患者的射血比例可能仍在正常范围内，但心肌过于僵硬，无法充分舒张和充盈。因此，心脏即使收缩能力尚可，泵出的血液仍可能不足以满足身体需求。
能够收缩和舒张的微型心腔为研究这一问题提供了途径。研究人员希望，压力测量和其他观察结果能帮助他们更准确地重现疾病，并找出有希望的药物。
NHCS获得了新加坡科技研究局提供的500万新元产业协同基金产业合作项目资助，用于为亚洲心力衰竭患者开展药物研发。2023年12月的报道还指出，心力衰竭占公立医院心脏科入院病例的17%，凸显了临床需求的规模。
研究可追溯至2009年
CIPHER建立在新中心成立之前已开展多年的工作之上。NHCS于9月15日发布的2011年研究公告记录了该中心利用不使用病毒的方法，将患者皮肤细胞制成诱导多能干细胞并培育出可跳动心肌细胞。
该项目自2009年启动。团队共有15名成员，包括3名临床科学家和5名研究科学家，并获得新加坡国家研究基金会近900万新元、为期五年的资助。NHCS当时指出，疾病建模和个体化药物测试都是该研究的潜在用途。
- 2009年：NHCS团队启动干细胞项目，后来在官方公告中介绍了这项研究。
- 2011年9月15日：NHCS宣布成功利用患者皮肤细胞培育出可跳动的心肌细胞。
- 2023年12月4日：微型心脏项目公布，聚焦亚洲患者和射血分数保留型心力衰竭。
- 10月16日：CIPHER正式成立，其研究基础包括超过40种源自患者的模型。
NHCS在2011年的公告中估计，新加坡每年约有5000例心力衰竭入院病例，其中约1000例由NHCS收治。这些历史数据有助于说明研究人员为何要探索研究受损心肌和个体药物反应的方法。
250万美元捐赠支持外科研究
新加坡保健集团与杜克-新加坡国立大学学术医学中心也在揭幕仪式上宣布设立童明川心胸外科教授职位。该职位由童明川捐赠的250万美元资助，由杜克-新加坡国立大学医学院在心血管科学学术临床计划下颁授。
童明川是一名在伊丽莎白医院医疗中心私人执业的心胸血管外科医生，也是NHCS访问顾问。他在1981年至1992年任职于新加坡中央医院期间，参与开创了心脏手术。他参与了新加坡1990年的首例心脏移植，并加入团队完成了新加坡2000年的首例肺移植。
该教授职位旨在支持外科研究、临床卓越和未来外科领军人才的培养。NHCS首席执行官杨孔庆表示，这一职位与CIPHER体现了相辅相成的承诺：前者让科学研究以患者的生物学特征为基础，后者则培养能够将研究进展带入临床的外科医生。
为CIPHER揭幕的卫生部高级政务部长陈杰豪表示，这项工作体现了新加坡更加重视预防、及早干预，以及帮助民众保持健康和独立生活的方向。他阐述了衡量创新价值的标准：
创新可以推动这种转变，但其价值并不取决于技术有多复杂，而要看它为患者带来了什么改变。
要点
- CIPHER于10月16日成立，利用人体干细胞模型研究亚洲心血管疾病。
- 研究人员可利用5毫升血样培育干细胞，再进一步培育出可跳动的心肌细胞。
- NHCS超过40种源自患者的模型构成该中心的研究基础。
- 微型心腔可供研究人员研究泵血、舒张和压力，并测试潜在疗法。
- NHCS早在2011年9月就公布了利用皮肤细胞培育可跳动心肌细胞的研究成果。
- 另一笔250万美元捐赠设立了童明川心胸外科教授职位。
