此文章介绍了基础研究中将成纤维细胞重新编码为心肌细胞的研究历程及未来的方向,是未来心脏衰竭治疗的前景。

很多心脏疾病的终末期都会发展到心脏衰竭的地步,可想而知,那时候衰竭的心肌细胞已经不能正常干活了,且整个过程是不可逆的。于是造出新的心肌细胞,就成为很多科学家解决心脏衰竭问题的思路之一。在这条道路上,先后产生了各家各门派,比如有按常理出招的干细胞派,即利用干细胞可分化成各种细胞的能力,让他们定向分化成心肌细胞;还有不按常理出招的新门派,即将成纤维细胞再编码为心肌细胞。

成纤维细胞(fibroblast)又称纤维母细胞,在身体里扮演的角色是在细胞外基质构成框架结构,及形成瘢痕。将成纤维细胞再编码为心肌细胞,就好比是让一个16岁的孩子再倒退到婴儿时期重新长成另一个完全不同的人。这神奇的现象源于一假设,即激活了主要转录因子就可以驱使细胞向特定的类型分化。这一激动人心的假设最早来自1987年的发现,即激活了_MYOD1_(它编码一种转录因子,可以调节靶基因的RNA转录)的表达后,就可以让不同种类的细胞分化成骨骼肌细胞。但是后来的研究却有些令人失望,因为并没有找到与_MYOD1_功能类似的可以让细胞分化成心肌的转录因子。这时人们对重新编码的研究不再充满了热情,直到2006年,Takahashi和Yamanaka有了里程碑式的发现,即:已分化的成纤维细胞可以用转录的手段重新编程,诱导成多潜能干细胞。受到这些结果的鼓舞,Ieda和同事们在小鼠的成纤维细胞中诱导绿色荧光蛋白(GFP)表达,使其朝心肌细胞方向分化(见右图),之后这些细胞能自己保持已分化的状态,而不再需重编码因子的维持。转导后1天将这些细胞移植在小鼠的心脏中,部分细胞能在体内分化成心肌细胞。

点击看原图:从成纤维细胞到心肌细胞的路。图片来源:N Engl J Med 2011; 364:177-178

然而,要让这些重新编码的细胞要能够真正实现心肌细胞的功能,还需要去除原来成纤维细胞自己的特征。更重要的是,这些重编码形成的心肌细胞应该具备正常心肌的功能,比如能自主收缩,可以传导电活动信号等。科学家也提出了未来更令人激动的想法——在受损的原位再造新的心肌,因为心脏受损后会形成瘢痕组织,可以利用重编码技术,在原位将这些瘢痕组织里的成纤维细胞重编码为正常的心肌细胞。

当然,这些实验室里的技术真正用于临床治疗依然有很长的路要走。基础研究的临床意义就在于,促进基础与临床的沟通,从而让基础不再空中楼阁,临床也是指日可待。

来源:《新英格兰医学杂志》2011-1-13 基础研究的临床意义

Reprogramming Fibroblasts into Cardiomyocytes. Charles E. Murry, M.D., Ph.D., and William T. Pu, M.D. N Engl J Med 2011; 364:177-178January 13, 2011