像盛開的花朵，像尊貴的王冠，這就是華中科技大學附屬協(xié)和醫(yī)院心臟大血管外科董念國教授團隊歷時24年，自主研發(fā)的全球首個新型細胞化瓣膜。該人工瓣膜具有再生修復能力，突破現(xiàn)有技術易形成血栓、易鈣化衰敗、使用壽命受限等世界性難題，被同行譽為“有生命力”的心臟之“門”。

12月7日，全球首位成功接受新型細胞化肺動脈瓣置換術的先心病患兒、13歲的玥玥回到協(xié)和醫(yī)院進行術后半年復查，心臟彩超顯示人工肺動脈瓣功能良好。

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與其依賴進口  不如“自己來搞”

人的心臟有4個瓣膜，它們發(fā)揮著單向閥門的作用，阻止血液回流。如果這扇門在打開和關閉的過程中出現(xiàn)問題，就會造成各種心臟瓣膜病。全球現(xiàn)有2億人患有心臟瓣膜病，患病人群隨年齡增長而增加，重癥瓣膜病2年自然生存率僅50%，5年自然生存率僅20%，造成世界范圍內的重大疾病負擔。

目前，國際醫(yī)學界解決嚴重心臟瓣膜病的對策為人工瓣膜置換術。在我國心臟瓣膜置換手術量同樣呈持續(xù)增長。協(xié)和醫(yī)院當日提供的一組數(shù)據(jù)顯示，從2014年至2019年，我國手術量從6.05萬例上升到7.36萬例；預計到2025年，中國人工瓣膜的終端市場規(guī)模將達到61.8億元。

人工瓣膜主要有兩種，第一種是機械瓣膜，第二種是生物瓣膜。我國臨床使用的人工瓣膜材大多數(shù)依靠進口，費用高昂，且面臨著易衰敗、易排斥等問題。“我們自己來搞！”董教授說，道出團隊24年前致力于人工瓣膜研究的初心。

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專注研發(fā)“中國人自己的人工瓣膜”

1999年，董念國開始從事心臟瓣膜替代物研究，組建協(xié)和醫(yī)院心臟瓣膜研究室。

2003年，董念國團隊下定決心，要研發(fā)中國人自己的人工瓣膜。根據(jù)臨床需求和團隊優(yōu)勢，明確了研發(fā)新型生物瓣膜的方向。

立項調研中，團隊首先對當時臨床使用的生物瓣膜存在的問題進行分析。傳統(tǒng)的生物瓣膜主要以豬的主動脈瓣為原材料，豬源組織的植入必然會引發(fā)人體強烈的排異反應。而使用戊二醛這一化學物質“殺死”原材料上面的活性細胞，其后果就是瓣膜會出現(xiàn)因鈣化導致的衰敗，使用壽命僅10~15年，很多患者不得不面臨第二次甚至第三次手術。

如何運用仿生學原理，讓人工瓣膜最大程度接近于天然？既然問題都出在細胞層面，能否就從研究細胞活性及其修復再生入手？反復調研證明了設想的可行性。同年，團隊在國際首次提出“生物材料細胞化提高耐久性”新理論。

好比打“怪獸”，新型細胞化瓣膜的研究不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。同樣是以豬主動脈瓣為原料，團隊原創(chuàng)了蛋白溶解去細胞的方法，可以有效降低瓣膜材料的免疫原性，保留細胞外基質成分。團隊顛覆傳統(tǒng)的生物瓣制作工藝，建立新的生物化學交聯(lián)技術體系，從根本上破解戊二醛交聯(lián)引起鈣化的世界難題。

24年研究終結碩果，董念國團隊研發(fā)出首個新型細胞化人工瓣膜。經(jīng)第三方權威機構進行生物學評價達到國家標準：“無細胞毒性、血液相容性高、無鈣化。”

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成功實施全球首個細胞化肺動脈瓣

“新型細胞化瓣膜植入體內后，自體細胞會在瓣膜材料內部生長，具有組織重塑與修復能力，不易發(fā)生鈣化衰敗。”董念國教授表示，上萬次實驗得出的數(shù)據(jù)，以及初步的臨床應用，充分證實了新型瓣膜的良好效果。

心臟大血管外科尚小珂醫(yī)生介紹說，研究充分考慮到血液流動所帶來的力學問題，新的瓣膜具有優(yōu)良的生物力學性能，可以開閉自如，守好“閥門”。

12月7日，玥玥回醫(yī)院復查，董念國團隊前去探望，看到曾經(jīng)“哭不出聲，口唇和手指發(fā)紫”的孩子，如今回歸健康快樂的童年，倍感欣慰。

玥玥的媽媽回憶，孩子1歲時被診斷出一種先天性心臟病——法洛四聯(lián)癥，同年接受手術治療，但是肺動脈瓣膜病仍未解決。近年來孩子總是感覺到氣短、走不動路、吃不下飯。今年5月，家人送孩子到協(xié)和醫(yī)院心臟大血管外科，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，她的肺動脈瓣重度反流，造成右心室擴大近一倍，右心功能不全，急需手術。

兒童瓣膜材料選擇少且無法生長，這是國際心血管領域半個世紀以來一直未解決的難題。董念國教授帶領團隊會診，考慮到玥玥年齡小，現(xiàn)有的生物瓣膜和機械瓣膜均不合適，經(jīng)過病例探討與評估，在征得家長的同意后，決定通過微創(chuàng)手術，為孩子進行新型細胞化肺動脈瓣的置換。

5月29日，心臟大血管外科、超聲科、麻醉科、手術室等多學科團隊聯(lián)合作戰(zhàn)。董念國教授通過一根細細的介入導絲將瓣膜送入玥玥的肺動脈。安裝完畢后，肺動脈瓣無反流，無瓣周漏，瓣膜置換過程僅用了5分鐘。

心臟大血管外科史嘉瑋教授介紹，瓣膜及其支撐材料本是緊緊的一束，到達瓣膜指定位置后會徐徐撐開，取代病變瓣膜，迅速“上崗”。根據(jù)不同手術方式的需要，團隊設計了多款用于不同瓣膜位置的人工瓣膜。自今年以來，協(xié)和醫(yī)院已經(jīng)成功開展7例新型細胞化瓣膜置換術，均順利恢復出院。

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具備強大再生能力  有望與心臟“融為一體”

研發(fā)新型瓣膜是一個十分艱辛的過程。心臟大血管外科喬韡華副主任醫(yī)師作為青年專家，無數(shù)次被團隊薪火相傳的創(chuàng)新精神所打動。

他說：“在大動物實驗期間，我們把植入豬體內約半年的瓣膜取出來，看到它組織結構與天然瓣膜非常接近時，那種欣喜無以言表。”

這一項目先后獲得國家自然科學基金、國家863計劃以及“十四五”國家重點研發(fā)計劃等國家專項經(jīng)費資助。目前，新型細胞瓣膜研究已進入臨床試驗階段，團隊致力于將這個外來“植入者”，變成心臟家族的新成員。

董念國教授表示，新型細胞瓣膜保留了天然瓣膜的形態(tài)和三維空間結構，生物相容性較好，瓣膜表面保存了很多天然活性位點，較利于細胞黏附和生長，并且可生物降解，這些都預示著它離天然瓣膜“無限接近”。董念國教授說：“未來，人體細胞將在新瓣膜上生長，新瓣膜有望與心臟‘融為一體’，從而達到終生使用的目的。”