科學家在病變心臟里再造出新的心肌細胞，將化解心臟病難題！

【研究分析了心臟疾病治療新方法的關鍵分子機制】

在患者自己發生心臟病變的心臟內創造新的健康心肌細胞。科學家們希望有朝一日能夠扭轉心臟疾病。今天，由UNC-Chapel Hill研究人員領導的一項新研究揭示了在開發這種雄心勃勃的方法時應該有用的關鍵分子細節。

在Cell Reports上發表的這項研究中，UNC的兩個實驗室和普林斯頓大學的一個實驗室將稱為成纖維細胞的普通細胞重編程為新的和健康的心肌細胞，並記錄了這種重編程所必需的變化。

康涅狄格大學醫學院遺傳學教授，北卡羅來納大學藝術與科學學院生物學教授Frank Conlon博士說：「從這些研究中，我們可能能夠定義提高成纖維細胞重編程效率的途徑。」

僅在美國，心臟病每年就會造成60多萬人死亡，並且仍然是男性和女性死亡的主要原因。它通常來自冠狀動脈狹窄或阻塞，並且涉及用瘢痕組織逐步替代心肌細胞（心肌細胞） - 導致心臟功能喪失並最終導致心力衰竭。

這種進行性疾病過程的部分原因在於心肌細胞具有非常有限的增殖和代替受損心肌的能力。因此科學家們一直在試驗技術，將成纖維細胞—心臟中富含膠原蛋白的細胞—轉化為新的心肌細胞。他們已經表明，他們可以使這種治療性細胞重編程過程在實驗室老鼠患病心臟中起作用，從而改善心臟功能。但是這個過程並不像臨床應用那樣有效，科學家們仍然在學習為什麼。

「由於我們對推動這種直接重編程過程的分子機制缺乏了解，這項技術的應用受到了限制，」Conlon說，他也是UNC McAllister心臟研究所的成員。

在這項研究中，Conlon的實驗室與Li Qian博士的UNC McAllister心臟研究所實驗室和Ileana Cristea博士的普林斯頓實驗室合作，採用先進技術繪製成纖維細胞中蛋白質水平變化的圖譜，因為它們進行了重編程為心肌細胞。

首先，他們利用基於2012年開發的一種技術引發了重編程。他們將成纖維細胞暴露於工程逆轉錄病毒，進入細胞並開始產生三種關鍵的「轉錄因子」蛋白，這些蛋白有效地重編程細胞中的基因表達，導致細胞在幾天內變成心肌細胞。

研究人員在從成纖維細胞向心肌細胞轉化三天期間檢查了細胞中數千種不同蛋白質的水平。Conlon說：「我們揭示了一系列精心策劃的分子事件。」

數據表明，重編程過程在病毒進入成纖維細胞后約48小時開始，並顯著影響23種蛋白質的丰度。

最引人注目的變化之一是蛋白質稱為Agrin的水平急劇上升，這種蛋白質被發現可促進受損心臟的修復過程。Agrin還抑制另一種稱為Hippo途徑的信號通路，已知其參與調節器官大小。這一發現 - 這項研究產生的數百個單獨線索之一—提出了抑制Hippo信號傳導對心肌細胞重編程有必要的可能性。

未來的研究將決定哪些變化確實會推動重新編程，更重要的是可以提高哪些變化以提高重新編程效率。（楓丹白露 208029）