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研究人员将常见细胞转化为掌握心脏细胞

2019-01-30 09:12:59 • 来源：

通过遗传重编程哺乳动物结缔组织中最常见的细胞类型，威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员已经产生了主要的心脏细胞 - 形成发育中心脏的原始祖细胞。2月11日，在心脏病学家蒂莫西·J·坎普(Timothy J. Kamp)领导的一个由Cell Stem Cell杂志在线撰写的研究小组报告说，将主要在结缔组织(如皮肤)中发现的小鼠成纤维细胞转化为原始的主心脏细胞，称为诱导心脏祖细胞。该技术可以提供一种可扩展的方法，使心脏中三种主要类型的细胞几乎无限制地供应。如果在人体细胞中复制，这一壮举有朝一日可以为药物的发现，强大的心脏病新模型和治疗患病心脏的原料。

研究人员将常见细胞转化为掌握心脏细胞

这项新研究的主要作者，威斯康星大学麦迪逊分校博士后研究员Pratik A. Lalit发现，11个在胚胎心脏发育中起重要作用的基因可用于重新编程成纤维细胞。然后他和他的同事将必需基因的数量缩小到五个。重要的是，该小组还确定了转化细胞在实验室中有效培养所需的条件。

使用这5个基因，Lalit，Kamp和他们的团队可以在发育时间内将成纤维细胞推回，成为制造心肌细胞，平滑肌细胞和内皮细胞的心脏祖细胞 - 构成器官的三个主力细胞。诱导的心脏祖细胞能够产生数十亿的关键心脏细胞，提供充足的材料来研究实验室培养皿中的心脏病，配备高通量筛选以测试各种化合物的安全性和有效性，并最终通过以下方式治疗心脏病用健康的细胞代替病变的细胞。

“由于重编程细胞正在积极分裂，我们可以相对轻松地产生数十亿个细胞，”Kamp说，他还是威斯康星大学麦迪逊干细胞和再生医学中心的联合负责人。

Lalit解释说，这项研究就像是逆向工程中的一项练习：随着心脏在小鼠胚胎中的发育，观察遗传因素，并利用这些因素将成纤维细胞引导至心脏发育途径或谱系。“我们正在学习心脏发育过程中胚胎发生的情况，”他说。“制作一颗正常的心脏需要什么?”

Kamp指出，工程化心脏祖细胞的一个关键优势是，与多用途的多能干细胞不同，后者可以成为人体内220种不同类型的细胞中的任何一种，由成纤维细胞制成的诱导祖细胞仅忠实于心脏谱系 - 心脏应用的理想特征。源自多功能干细胞的细胞移植的潜在缺点是产生畸胎瘤的小但非常现实的可能性，畸胎瘤是来自除预期细胞谱系以外的组织的肿瘤。

“对于心脏祖细胞，你可以降低肿瘤形成的风险，因为它们更多地致力于心脏谱系并且不太可能形成肿瘤，”坎普说。

Lalit和Kamp的团队通过实验诱导心脏病发作来测试小鼠中的新细胞。将工程细胞注入受损的小鼠心脏，他们观察到细胞迁移到心脏的受损部位并制造心肌细胞 - 心脏细胞收缩以支撑心脏的跳动 - 以及平滑肌和内皮细胞，关键形成血管的细胞。植入的细胞导致心脏受损小鼠的存活率上升。

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