中国的心脏再生研究

三、中国的心脏再生研究

目前,我国对于心脏再生领域的研究和投入也呈迅速发展的态势,研究人员对心脏再生领域的研究在不断深入的同时,也为心血管疾病的预防以及治疗提供了有效的理论基础。

现有实验证明,出生七天内的小鼠心肌组织切除心尖后能够完全再生,新生小鼠心尖切除是研究哺乳动物心肌组织再生的细胞来源的模型。新生小鼠心肌再生不仅是心肌细胞自我增殖,外膜来源细胞也参与心肌再生。在北京,中国工程院院士胡盛寿基于新生小鼠新建切除再生模型发现,心肌再生时,心外膜中的Wtl(Wilm's tumor-1)高表达,这两个基因是在胚胎期表达的,Wtl阳性的心外膜来源的细胞迁徙到心外膜及心肌层并分化为心肌细胞参与心肌再生,这说明心外膜来源的细胞参与心肌再生,有助于开发基于原位心肌再生的心肌损伤治疗方案。

浙江省中医院毛威教授课题组通过造血干细胞、心肌细胞去分化与心肌再生的关系及其可能涉及的机制等各方面来论述心脏再生能力。研究表明,心肌细胞和冠状血管可以由造血干细胞转分化并生成。(https://www.daowen.com)

在上海,心脏再生的研究也走在了国内甚至国际的前列,心脏再生领域的科研进展迅速,给全世界人民带来福音。心脏修复和再生是世界上研究最多的,干细胞/祖细胞疗法是研究心脏修复和再生的重要方法。心脏干细胞研究领域的热点问题之一是c-Kit细胞是否具有治疗潜力。近期,中国科学院上海生命科学研究院周斌研究员在《细胞研究》(Cell Research)杂志在线发表最新成果,称利用谱系示踪技术,发现心脏c-Kit干细胞在心脏生理稳态和损伤修复再生中,主要形成冠状动脉内皮细胞,极少形成心肌细胞。周斌研究团队表示c-Kit CreER谱系示踪的心肌细胞是自身表达c-Kit的心肌细胞,c-Kit细胞不是心肌细胞,所以c-Kit CreER标记到极少心肌细胞。这为心脏干细胞及再生研究提供了理论基础和新的思路。不仅如此,周斌研究员在《科学》上发表了关于冠状动脉的发育的研究成果,称已找到冠状动脉的来源。心外膜是已知的冠状动脉来源,周斌研究团队发现心内膜是冠状动脉另一个重要来源。这是关于冠状动脉起源的重要突破,为心肌梗死的血管再生治疗、降低心肌梗死后心力衰竭引起的发病率和死亡率、推动体外人工心脏血管的生成研究提供了重要的理论依据。以前的研究认为冠状动脉是从心脏外表面血管自外向内而来。周斌研究团队发现心脏中的一部分冠状动脉居然是出生后自内向外生长的,于是发现了心内膜是冠状动脉的又一个“起源地”。这项重大发现得到了《科学》杂志编辑珀内尔(Purnell)博士的高度肯定,他认为,这一研究提示,小鼠出生后,心脏依然有生成新冠状动脉血管的能力,它重新定义了冠状动脉的生长方式以及血管新生的概念,对心血管再生治疗研究具有重大意义。

国家新药筛选中心副主任、中国科学院上海生命科学研究院药物研究所课题组长谢欣研究员带领她的团队另辟蹊径,不是从传统的干细胞诱导分化成心肌细胞出发,而是研究如何直接将其他细胞诱导成心肌细胞。谢欣研究团队通过3~6个小分子化合物,成功将小鼠胚胎成纤维细胞转分化为心肌细胞。这些被小分子化合物诱导出的心肌细胞称为化学诱导获得的心肌样细胞(CiCMs),自动有节律收缩,拥有心肌类似的电生理特征,表达心肌特异性的基因。谱系追踪实验显示CiCMs起源于成纤维细胞。成纤维细胞不是通过iPSC阶段向CiCMs转分化,而是直接被小分子化合物诱导到心肌前体样细胞这一阶段,最终诱导了心肌细胞增生。这个重大成果为化学诱导心肌再生奠定了基础,提示未来有可能通过药物让心肌细胞再生。

上海大学生命科学实验室的研究重点就在于对运动与心脏再生之间关系的研究。上海大学生命科学研究团队还发现micro RNA在某些心脏疾病中具有重要作用,但关于micro RNA在运动诱导的心脏表型方面的功能一直未有研究。而在前期研究中,课题组利用两种不同的运动模型检测了心脏内micro RNA的表达情况,发现miR-222在两种模型中均发生上调,通过细胞水平的研究发现,增加miR-222的表达量可以促进心肌细胞的肥大和增殖,而降低miR-222的表达量可以减小心肌细胞的体积和增殖。在动物水平的研究发现,miR-222的升高是运动诱导的生理性心肌肥大所必须的。除了经典的miR-222的靶基因P27之外,三个新的miR-222的靶基因被鉴定,包括HMBOX1、HIPK1和HIPK2。该项研究得到了广泛的关注,获得了当期杂志为此配发Previews进行介绍的资格,也得到了国际医学界顶尖杂志《新英格兰医学杂志》(The New England Journal of Medicine)的推荐。不仅如此,课题组同时还发现了其他的micro RNA、长链非编码RNA(Lnc RNA)以及环状RNA(circ RNA)等分子对运动诱导的生理性心肌肥大所致的心脏再生的重要作用。