Cell Stem Cell：心脏病研究新突破！将疤痕组织成纤维细胞直接转化为心肌细胞的比例提高10倍

心力衰竭病人的心脏经常拥有堆积的瘢痕组织，这种瘢痕组织导致心脏功能逐渐丧失。在一项新的研究中，来自美国北卡罗来纳大学医学院的研究人员报道了他们在心脏病研究中取得的重大进展。这一进展有助人们开发出一种新的能够显着缩小心脏瘢痕组织同时补充健康心肌细胞的治疗方法。相关研究结果发表在2016年3月3日那期Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Bmi1 Is a Key Epigenetic Barrier to Direct Cardiac Reprogramming”。

论文通信作者、北卡罗来纳大学医学院病理学与实验室医学助理教授Li Qian博士说，“我们过去的研究已带来希望：我们可能有朝一日通过将瘢痕组织转化为跳动的心肌来改善心肌衰竭病人的心脏功能。但是，那更多的是一种概念验证研究，因为这种转化率非常低。如今，我们发现这种转化的障碍，通过移除这种障碍，我们能够显着增加心肌细胞样细胞（muscle-like cell）的产量。

心力衰竭还没有治愈方法。据估计，它当前影响着美国570万人。Qian说，”我们的希望就是这种方法能够延长心力衰竭病人的寿命，显着地改善他们未来的生活质量。“

2012年，Qian和她的同事们开发出一种能够将组成瘢痕组织的成纤维细胞转化为心肌细胞的蛋白混合物，其中所产生的心肌细胞自主跳动的方式完全与正常的心肌细胞一样。显着地，这种方法并不需要将成纤维细胞转化为干细胞，而这通常是其他的组织再生技术所需要的，因而它也就降低了不受控制的细胞生长和肿瘤形成的可能性。

在利用小鼠开展的实验中，这种蛋白混合物成功地缩小了瘢痕组织的大小，而且改善了它们的心脏功能。但是这种方法的转化率令人沮丧地低下。

Qian说，”我们想要有更好的产量，同时缩短转化时间，以便在未来，这种方法能够快速地、轻松地和高效地用于疾病建模或治疗。“

当研究人员发现基因Bmi1干扰将成纤维细胞转化为心肌细胞所需的其他关键基因的表达时，这个新的突破便降临了。在此之前，人们已研究了Bmi1在神经干细胞和癌细胞中的作用，但是这是首次研究它在与心源性基因相互作用中的角色。

当研究人员剔除基因Bmi1时，这种转化率显着增加：转化为心肌细胞的成纤维细胞比例增加了10倍。抑制Bmi1表达也允许Qian和她的团队降低这种蛋白混合物中不同蛋白的数量，从而得以简化这种混合物。

Qian说，最终目标就是将这种蛋白混合物制成能够安全地让心脏病发作期间或心脏已经遭受损伤的病人服用的药丸，从而降低功能性心脏组织的逐渐丧失，并有助病人生活得更加长久和更加健康。如果进一步利用大型模式动物开展的实验也取得成功，那么Qian估计这样的药丸有可能在十年内开发出来。

这种技术也有潜力改善个人化医疗。当前，医生们能够开出几种药物来改善病人的心脏功能，但是发现最为有效同时具有最少副作用的药物经常需要反复试验。Qian的蛋白混合物有可能有助避免这种情况。比如，如果Qian的技术能够在实验室培养皿中将病人的皮肤细胞转化为心肌细胞，那么实验室技术员就能够利用所产生的细胞培养物快速地筛选现有的药物，从中发现一种最有可能帮助特定患者的药物。

此外，这种用来研究心脏重编程障碍的方法和平台也可能有助提高在对用于再生目的的诸如神经元、胰腺细胞和肝细胞之类的其他细胞进行重编程时的转化率。

Qian说，“我们希望，这些研究发现和我们的方法能够有助科学家们鉴定出更加高效地再生其他类型靶组织时所面临的障碍。”

来源：生物谷