动物实验显示:新技术可修复心肌细胞并促其再生

发布时间:2022-06-23 14:03 来源:科技日报 阅读次数:
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只有不到1%的成人心肌细胞可以再生,人们死亡时的心肌细胞与出生第一个月以来的心肌细胞基本相同,所以罹患心脏病可能会永久性地削弱心脏。最近,美国休斯敦大学研究人员开发出一种新技术,不仅可以修复小鼠的心肌细胞,而且能在心脏病发作或心肌梗塞后使它们再生。这一突破性成果发表在近日的《心血管衰老杂志》上,有望成为治疗人类心脏病的有效临床策略。


截图来源:《心血管衰老杂志》相关论文

这项技术使用合成信使核糖核酸(mRNA),将突变的转录因子——控制DNA转化为RNA的蛋白质——传递到小鼠心脏。

研究人员证明,编辑后的指令可通过两种所谓的突变转录因子Stemin和YAP5SA协同作用,以增加从小鼠心脏中分离出来的心肌细胞的复制。这些实验是在体外组织培养皿上进行的。从本质上讲,这么做是为了让几乎没有再生能力的心肌细胞转化为更类似于干细胞的状态,以便它们能再生和增殖。

休斯顿大学的生物学家罗伯特·施瓦茨说:“此前还没人能做到这一点,我们认为这项技术可能成为人类(心脏病)的一种治疗方法。”


休斯敦大学研究人员的一项突破性发现,有可能成为治疗心脏病的强有力临床策略。
图片来源:休斯敦大学官网

在组织培养皿和活体小鼠的实验中,Stemin被证明让心肌细胞具有干细胞样特性,而YAP5SA促进了心脏的生长和心肌细胞的复制。研究团队称这一过程“改变了游戏规则”。

利用活体小鼠的动物实验显示,在注射突变转录因子Stemin和YAP5SA后的24小时内,心肌细胞核至少复制了15倍。“当这两种转录因子被注射到心肌梗塞的成年小鼠心脏中后,结果令人震惊。”施瓦茨说,实验显示,心肌细胞在一天内迅速增殖,而在接下来的一个月里,心脏被修复到接近正常心脏的泵血功能,几乎没有疤痕。


体内修复成年小鼠心肌梗塞,注射药物组合4周后,图像显示梗死面积显著减少。
图片来源:《心血管衰老杂志》

研究人员报告说,添加到细胞中的合成mRNA在几天内消失,就像我们体内产生的mRNA一样。这使得这项新技术比基因治疗过程具有优势,而基因治疗过程一旦开始就不能轻易停止或移除。

这种方法能否成功地应用到人类身上还有待观察,还需要多年研究才能将其转化为有效的治疗方法,但研究团队对此很有信心。

总编辑圈点:

心肌细胞的再生力可以用“非常有限”来形容——几乎就不具备自愈能力;但另一方面,心肌细胞又非常重要,是帮助心脏进行收缩的关键组织。科学家们一直致力于改进这一点,此前也尝试过让成年心肌细胞在某种条件下退回到类似发育早期的阶段,从而获取分裂能力。但遗憾的是,再生能力提高也伴随着患癌风险的提升,这不是“免费午餐”。此次利用合成mRNA实现的成果,很可能是一项里程碑式的研究,尽管其还有漫长的道路才能走向实用,但所展示出的潜力和优势,依然为修复人类受损心肌细胞带来了曙光。