心肌细胞受损是导致许多心脏疾病的“罪魁祸首”。加之成年心脏不包含心脏干细胞,且绝大多数心肌细胞不会分裂,所以在很大程度上阻碍了受损心肌的再生。而这也导致了心肌受损很难治疗,令许多心脏病患者只能够抱憾终身。
再生医学网获悉,近日,来自德国马克斯普朗克心肺研究所、哥廷根大学医学中心、德国心血管研究中心、马克斯普郎克分子生物医学研究所和加拿大曼尼托巴大学的研究人员发现有可能对心肌细胞进行重编程以修复受损的心肌组织。相关研究结果发表在2021年9月24日的Science期刊上,论文标题为“Reversible reprogramming of cardiomyocytes to a fetal state drives heart regeneration in mice”。在这篇论文中,这些作者描述了他们修复小鼠受损心脏的方法,以及在测试中效果如何。
心脏病发作主要有两种。第一种发生在有东西阻止心脏跳动的时候。第二种发生在血流被限制在心脏的某些部位,使该部位的肌肉无法跳动。第一种通常是致命的,除非能很快重新启动心脏跳动。第二种通常不那么严重,但会留下永久性的、使人衰弱的疤痕组织。在这项新的研究中,这些作者找到了一种防止这种疤痕组织形成的方法---至少在小鼠身上。
这项新的研究建立在先前研究---表明如果婴儿在子宫内遭遇心脏损伤,心脏可以自我修复,因为心肌细胞处于一种允许恢复青春的状态---的基础上。在出生后或以后的生活中则不是这样,这是因为心肌细胞没有再生能力。经过几年的努力,这些作者发现了一种让成年心肌细胞恢复到类似胎儿的心肌细胞的方法:利用转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc(OSKM)对它们进行重编程。他们的研究表明,表达这些因子可使心肌细胞更新。这种重新编程还包括使用抗生素多西环素(doxycycline)这种开关。
具体而言,他们发现Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc(OSKM)的心脏特异性表达能诱导成年的心肌细胞去分化到类似于胎儿心肌细胞的多能性状态,从而赋予成年心肌细胞以再生能力而重新进入有丝分裂。OSKM的瞬时特异性表达延长了产后小鼠心脏的再生窗口期,并诱导成年心肌细胞的基因表达程序,从而使之类似于胎儿心肌细胞。延长OSKM在成年心肌细胞中的表达会导致心肌细胞重编程和心脏肿瘤的形成。在心肌梗塞前和心肌梗塞期间短期表达OSKM可以改善心肌损伤并提高心脏功能,这表明时间上控制的心肌细胞去分化和重编程可以使成年哺乳动物的心肌细胞重新进入有丝分裂,促进心脏再生。
这些作者随后测试了他们的方法,在诱发心脏损伤之前和之后,给心肌细胞经过重编程的小鼠注射了多西环素。他们发现,在这两种情况下,都发生了心脏再生,同时心脏功能得到改善。他们还尝试在经历了心脏损伤六天后给类似的受试小鼠提供多西环素,发现它没有影响。因此,这种心脏修复的窗口期很短。
通过神奇的转录因子方式,来重新编程相关基因细胞,从而激活转变成原始心肌细胞,不仅可以让这些心肌细胞“返老还童”,甚至还可以让心脏重新具有再生能力。对此,
再生医学网表示,通过这一神奇的方法,可以降维解决心肌受损的治疗难题。
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