研究人员将人类瘢痕组织转化为心肌细胞

Gladstone心血管和干细胞研究主任Deepak Srivastava，MD，他的团队已经确定了可以将人类瘢痕组织细胞转化为心肌细胞的遗传“鸡尾酒”。照片：克里斯·克里斯

Gladstone院院的科学家们的新出版了研究详细信息研究人员如何将形成人类瘢痕组织的细胞的群体变成与搏动心细胞密切相关的人。

在心脏病发作的后果中，地区内的肌肉细胞受影响最小的关闭。他们停止跳动。他们死。它们在疤痕组织中陷入困境。一旦肌肉死亡，它就不能恢复生命。对于心脏病发作幸存者来说，这意味着用心力衰竭生活的余生 - 并且有一个受损的心脏，不能完全击败。幸存者往往难以锻炼，散步长途跋涉甚至爬上一段楼梯。

但现在，Gladstone机构的科学家们在一项新的研究中揭示了这种损害不需要永久性：他们已经找到了一种改变将人瘢痕组织形式的细胞转化为与击打心脏细胞密切相关的细胞的方法。

去年，这些科学家转化了瘢痕形成的心脏细胞，一类称为成纤维细胞的一部分细胞，进入活小鼠中的心肌细胞。在最新问题的干细胞报告中，Gladstone心血管和干细胞研究主任Deepak Srivastava，MD的研究人员揭示了他们对培养皿中的人体细胞已经与人体细胞相同。

3D通过直接重编程衍生自成纤维细胞（心肌细胞）的三维重建。直接重新编程允许科学家们将一种细胞类型转化为另一个细胞类型，而无需先恢复到多能，干细胞状态。动画片：斯科特·梅德勒

“成纤维细胞占心脏中所有细胞的约50％，因此代表了一个可能有一天能够利用和重新编程以创造新肌肉的大量细胞库，”Srivastava博士说。“我们这里的调查结果是概念证明，即人的成纤维细胞可以成功地重新编程为击败心脏细胞。”

2012年，Srivastava博士及其团队报道了在杂志性质中，即通过仅仅将三种基因重新编程为击败心脏细胞，称为GMT，以遭受心脏病发作损坏的活小鼠的心脏，成纤维细胞可以重新编程为击败心脏细胞。他们推理相同的三个基因对人细胞产生相同的影响。但是，来自三种来源 - 胎儿心脏细胞，胚胎干细胞和新生儿皮肤细胞的人成纤维细胞的初步实验 - 显示单独的GMT组合不足。

“当我们注射到三种类型的人成纤维细胞中的每种人中每种人的成分中的每一个时，没有任何事情发生 - 他们从未改变过 - 我们回到绘图板上寻找额外的基因，这些基因会有助于启动转变，”吉东福，博士说，这项研究的领先作者。“我们缩小了我们的搜索只有16个潜在的基因，然后我们将与GMT一起筛选，希望我们能够找到合适的组合。”

研究团队开始将所有候选基因注射到人体成纤维细胞中。然后，它们系统地删除了每一个以查看哪些是重新编程所必需的，并且可分配。最后，该团队发现注射五个基因的鸡尾酒 - 3-Gene GMT混合加上ESRRG和MES1的基因 - 足以将成纤维细胞重新编程成心脏状的细胞。然后，它们发现，随着另外两种基因，称为Myocd和ZFPM2，转化更加完整。为了帮助措施，团队在重编程的早期阶段中发起称为βTGF信号通路的化学反应，进一步提高了重编程成功率。

“虽然我们研究中的几乎所有细胞至少表现出至少一个部分转换，但其中约20％能够传输电信号 - 跳动心脏细胞的关键特征，”福博士说。“显然，有一些尚未确定的障碍阻止了许多细胞更完整的转换。例如，通过在生活心中转化成纤维细胞而不是在菜单中，可以改善成功率 - 在我们在小鼠的初始实验期间观察到的东西。“

立即下一步是在较大哺乳动物的心中测试五基团鸡尾酒，例如猪。最终，团队希望能够开发出小型药物状分子的组合来取代鸡尾酒，提供更安全和更简单的交付方法。

“每年攀登500多万心脏病发作幸存者，我们的调查结果在临界时刻，”斯里伐卡瓦博士补充道。“我们现在为开发一种扭转损害的方式奠定了坚实的基础 - 以前认为不可能的东西 - 并改变医生在未来治疗心脏病发作的方式。”

刊物：

Ji-dong Fu，等，“直接重新编程人体成纤维细胞朝着心肌细胞样状态，”干细胞报告“，2013年8月22日; DOI：10.1016 / J.Stemcr.2013.07.005LI Qian等，“在体内小鼠心脏成纤维细胞中”在诱导心肌细胞中，“自然485,593-598,31，2012年5月31日; DOI：10.1038 / Nature11044

图像：克里斯·克里斯