新发现的蛋白质可重新编程心脏肌肉细胞
2022-11-28 18:40:01来源：cnBeta
根据UNC医学院Li Qian博士领导的研究，一种帮助神经元发展的蛋白质也具有将疤痕组织细胞重新编程为心脏肌肉细胞的功能。北卡罗来纳大学医学院的研究人员在令人兴奋的细胞重编程和器官再生领域取得了重要进展，他们的发现可能对未来受损心脏的治疗方法的发展产生重大影响。
北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员在最近发表在《细胞干细胞》杂志上的一项研究中，发现了一种更简化和有效的方法来重新编程成纤维细胞，也就是构成疤痕组织的细胞，成为健康的心肌细胞(心肌细胞)。成纤维细胞负责构成纤维状、僵硬的组织，在心脏病发作后或因心脏病而导致心脏衰竭。将成纤维细胞转化为心肌细胞正在被研究为未来可能的治疗方法，甚至是治愈这种广泛而致命的疾病。
令人惊讶的是，新的心肌细胞制造方法的关键竟然是一种蛋白质Ascl1，一种已知在成纤维细胞转化为神经元过程中很重要的基因活性控制蛋白，Ascl1以前被认为是神经元特异性的。
该研究的高级作者、联合国大学病理学和实验室医学系副教授、联合国大学医学院麦卡利斯特心脏研究所副主任Li Qian博士说："这是一个突破性的发现，我们希望它在开发未来的心脏疗法和潜在的其他种类的治疗性细胞重编程中发挥作用。"
在过去15年里，科学家们开发了各种技术，将成人细胞重新编程成为干细胞，然后诱导这些干细胞成为其他类型的成人细胞。最近，科学家们一直在寻找更直接地进行这种重编程的方法-直接从一种成熟细胞类型变成另一种。人们一直希望，当这些方法被制成最大限度的安全、有效和高效时，医生将能够使用简单的注射给病人，将致害细胞重新编程为有益细胞。
"重编程成纤维细胞一直是该领域的重要目标之一，"Qian说。"成纤维细胞过度活跃是许多重大疾病和病症的基础，包括心力衰竭、慢性阻塞性肺病、肝病、肾病和中风后出现的疤痕状脑损伤。"
在这项新研究中，Qian的团队，包括共同第一作者博士后Haofei Wang和医学博士/博士生Benjamin Keepers使用三种现有技术将小鼠成纤维细胞重新编程为心肌细胞、肝细胞和神经元。他们的目的是对这三种不同的重编程过程中细胞的基因活动模式和基因活动调节因子的变化进行编目和比较。
出乎意料的是，研究人员发现，将成纤维细胞重新编程为神经元时，激活了一组心肌细胞的基因。很快，他们确定这种激活是由于Ascl1，即用于制造神经元的主程序员"转录因子"蛋白之一。
由于Ascl1激活了心肌细胞基因，研究人员将其加入他们一直用于制造心肌细胞的三种转录因子鸡尾酒中，随后他们惊讶地发现，这极大地提高了重编程的效率--成功重编程的细胞比例超过了10倍。事实上，他们发现，他们现在可以省去原来的三种因子中的两种，只保留Ascl1和另一种叫做Mef2c的转录因子。
在进一步的实验中，他们发现有证据表明Ascl1本身可以激活神经元和心肌细胞的基因，但当它与Mef2c一起使用时，就会从促进神经元的作用中转移出来。在与Mef2c的协同作用下，Ascl1开启了一组广泛的心肌细胞基因。
Qian说："Ascl1和Mef2c一起工作，发挥出有利于心肌细胞的作用，而这两个因子都没有单独发挥出这种作用，因此是一种强有力的重编程鸡尾酒。"
研究结果表明，用于直接细胞重编程的主要转录因子不一定只针对一种目标细胞类型。
也许更重要的是，它们代表了在未来细胞重编程治疗重大疾病的道路上迈出的另一步。Qian说，她和她的团队希望制造出一种二合一的合成蛋白，其中包含Ascl1和Mef2c的有效位点，并可以注射到衰竭的心脏中以修补它们。
