追踪带有荧光标记的Cdx2细胞,他们观察到,那些细胞在三个月后直接迁移到了心脏受损处,并且分化形成了新的血管和心肌细胞。

来源:学术经纬

若以一分钟80次计算,你的心脏每天跳动115200次;如果活到80岁,心脏的跳动次数将超过30亿次!

心脏非凡的跳动能力离不开自发搏动的心肌细胞。然而,心肌又是人体内再生能力最差的组织之一。当心发作,也就是出现心肌梗死,很难再出现新的健康心肌,心脏只会形成疤痕。

人们一度寄希望于在心脏中寻找可再生心肌的干细胞。遗憾的是,至今尚未没有成功。去年,心肌干细胞领域著名的Piero Anversa教授被大规模撤稿,其所声称的心肌干细胞并不存在,让心肌再生领域蒙上了一层阴影。

但其他科学家没有放弃为心脏修复寻找新的细胞疗法。在最新一期《美国科学院院刊》上,美国西奈山医院的心血管研究人员报告,他们发现了一类胚胎来源的干细胞,可以让心肌梗死的成年小鼠再生健康心肌细胞,为促进心脏修复以及其他器官再生提出了潜在方法。

西奈山医院在全美的心学/心脏外科排在前十,领衔该研究的是西奈山Icahn医学院心血管再生医学中心主任Hina Chaudhry博士。她的研究团队过去在小鼠实验中发现,怀孕母鼠发生心力衰竭后,来自的混合细胞会自然地迁移到母鼠心脏的受损部位,并向心脏细胞分化。

看到这个现象后,研究者继续探索,在这群混合的胚胎干细胞中,究竟哪种类型的细胞能使心脏细胞再生。

▲领衔本次研究的Hina Chaudhry博士</div><p>干细胞标志物的分析让他们发现了一个意外的结果。在母体的受损心脏,来自<span data-e=的混合干细胞中,有近40%的细胞表达一类被称为Cdx2的蛋白标志物。之所以意外,是因为Cdx2作为转录因子,过去一直被认为只在胚胎发育早期负责调控的形成。

然而,研究人员从末期分离出这类Cdx2细胞,经过体外培养,却在培养皿中分化出了血管细胞和可以自发跳动的心肌细胞。“过去从来没有证据显示这种细胞会有器官再生的能力,这一点实在令人激动。” Chaudhry博士说。

为验证Cdx2细胞在体内的心脏再生能力,科学家们设计了一个实验。他们在三组雄性小鼠中诱导心肌梗死,通过静脉注射的方式,其中一组接受了来自的Cdx2干细胞治疗,一组接受了不表达Cdx2的细胞治疗,第三组接受生理盐水作为对照。

▲静脉注入Cdx2细胞,可以让心肌梗死的小鼠得到心肌修复(图片来源:PNAS)▲静脉注入Cdx2细胞,可以让心肌梗死的小鼠得到心肌修复(图片来源:PNAS)

在这些小鼠心梗发作后的第一时间,以及接受治疗的三个月后,研究人员分别用核磁共振成像检查了它们的心脏。结果显示,接受Cdx2干细胞治疗的小鼠,每一个的心脏都出现了新生的健康组织,左心室功能得到持续增强。相反,另外两组小鼠出现心力衰竭,心脏没有再生的迹象。

追踪带有荧光标记的Cdx2细胞,他们观察到,那些细胞在三个月后直接迁移到了心脏受损处,并且分化形成了新的血管和心肌细胞。

有意思的是,对这些Cdx2干细胞的免疫转录组和蛋白质组分析显示,引发免疫反应所需的标志物表达量低,而且有独特的蛋白质来促进它们的免疫调节。也就是说,Cdx2细胞进入母体后能够逃避免疫监视,这对于利用Cdx2细胞进行异体细胞治疗来说至关重要。

“它们就像一群充满能量的干细胞,可以瞄准受伤的部位,并通过循环系统直接到达那里,并且还能避免宿主免疫系统的排斥反应。”Chaudhry博士说。

鉴于我们已经可以从人类足月中分离Cdx2细胞,且通常在胎儿出生后就被认为是可丢弃的无用之物、相对没有获取细胞来源的学担忧,研究者希望将来在此次发现的基础上,开发出修复人类心脏的细胞疗法。

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