Cell Rep：發(fā)現(xiàn)制造成熟的人心肌細胞的秘密

2017-04-05 來源：生物谷標簽：掌上醫(yī)生喝茶減肥一天瘦一斤安全減肥 cps聯(lián)盟美容護膚

摘要：當將不成熟的人心肌細胞注射到新生大鼠體內(nèi)時，它們匹配得上這種嚙齒類動物的快速生長周期，并且完全發(fā)育。Kass說，這些大鼠起著活的培養(yǎng)器的作用。

　　人心肌細胞能夠在實驗室中制造出來，但是人們一直不能夠培養(yǎng)這些不成熟的心肌細胞到它們能夠有用的地步。這個難題難倒了再生醫(yī)學領(lǐng)域的研究人員。

　　美國約翰霍普金斯大學醫(yī)學院教授ChulanKwon說，“你不能夠真正地將它們用于再生。”但是，在一項新的研究中，Kwon說，他在新生大鼠中發(fā)現(xiàn)了一種解決這個問題的方法。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年1月10日的CellReports期刊上，論文標題為“NeonatalTransplantationConfersMaturationofPSC-DerivedCardiomyocytesConducivetoModelingCardiomyopathy”。論文通信作者為Kwon和約翰霍普金斯大學教授、心臟學家DavidKass博士。

　　當將不成熟的人心肌細胞注射到新生大鼠體內(nèi)時，它們匹配得上這種嚙齒類動物的快速生長周期，并且完全發(fā)育。Kass說，這些大鼠起著活的培養(yǎng)器的作用。

　　來自美國華盛頓大學、哈佛大學、斯坦福大學和其他機構(gòu)的研究人員一直在努力解決這個對再生醫(yī)學至為重要的問題。

　　哈佛大學干細胞與再生醫(yī)學教授RichardLee博士說，“全世界的實驗室都在致力于解決這個問題。我們非常激動的是，我們能夠制造心肌細胞，但是它們類似于嬰兒的心肌細胞。我們想要制造出類似我們的病人（大多數(shù)是成年人）的心肌細胞。”

　　Lee說，他的團隊正在努力揭示促進不成熟的心肌細胞在體內(nèi)成熟的條件。他稱贊了約翰霍普金斯大學的這一發(fā)現(xiàn)。

　　華盛頓大學的CharlesMurry博士也試圖培養(yǎng)這些不成熟的心肌細胞，讓它們發(fā)育成熟。他說，“我們嘗試了很多沒用的東西。這有點像愛迪生和他發(fā)明的燈泡。”不過，當給這些不成熟的心肌細胞喂食脂肪而不是糖分子時，Murry觀察到一些積極的跡象。他說，“但是，我們并未觀察到它們返回到它們的自然環(huán)境中的情形。”

　　在1990年代后期不久，研究人員分離出胚胎干細胞，而且這個領(lǐng)域的人們想知道這個過程是否能夠被用來在實驗室中培養(yǎng)心肌和有朝一日能夠修復因心臟病發(fā)作而產(chǎn)生的持久損傷。2007年，研究人員開發(fā)出利用皮膚細胞產(chǎn)生誘導性多能干細胞（iPSC）的方法，而且在大約5年后，華盛頓大學的Murry團隊誘導這些源自皮膚細胞的ipsC產(chǎn)生不成熟的心肌細胞（或者說早期階段的心肌細胞）。從這個階段，研究人員努力讓它們完全發(fā)育，產(chǎn)生成熟的心肌細胞。這已經(jīng)證實是很難實現(xiàn)的。

　　Kass將這種不成熟的心肌細胞比作為汽車發(fā)動機。在未充分發(fā)育的狀態(tài)下，這種發(fā)動機雖然存在，但是雜亂無章的，因而它不會發(fā)揮作用。

　　Kass說，“當你研究正常的心肌細胞時，它是一種非常復雜的組織有序的發(fā)動機。每個蛋白必須正確地定位。如果它們是隨機地、亂七八糟地和松散地定位在這種細胞的周圍，那么這種發(fā)動機就不會正常運轉(zhuǎn)。”

　　Kwon說，這些未充分發(fā)育的心肌細胞的泵血能力大約是成年心肌細胞的1%。他說，“令人沮喪的是，即便你在一年多的時間里在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)它們，它們僅是處于胚胎狀態(tài)。”

　　在2013年夏季，他開始利用大鼠開展實驗。他以經(jīng)過基因改造缺乏免疫系統(tǒng)的新生大鼠為研究對象。這確保這些新生大鼠不會排斥外源細胞。不過大鼠心臟太小了。

　　他將多達20萬個未成熟的人心肌細胞注射到這些大鼠的心臟中。這些人細胞經(jīng)過綠色熒光蛋白或紅色熒光蛋白標記。在大約1周之后，這些細胞保持未成熟的狀態(tài)。但是在一個月之后，它們似乎發(fā)育成熟了。這些研究人員測試了這些細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們能夠像成年心肌細胞那樣準確地收縮或跳動。

　　這些研究人員猜測兩種力量在發(fā)揮作用：這些大鼠具有更快的生命周期，更快地促使這些未成熟的心肌細胞發(fā)育；這些大鼠的生物信號導致這些細胞跨越成熟的門檻。因此，重要的問題是這些信號到底是什么？

　　進一步的發(fā)現(xiàn)可能允許他們在培養(yǎng)皿中再現(xiàn)這些信號，并且通過避免棘手的到大鼠心臟中的注射，加快細胞生長。盡管他們的方法是有前景的，但是它在規(guī)模上太小而不能夠給病人提供太多的幫助。

　　這些研究人員正在采取步驟產(chǎn)生更多的成熟心肌細胞。Kwon說，他們將在豬心臟中嘗試這種方法。豬心臟比大鼠心臟大，能夠容納更多的移植細胞。

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