根据UNC医学院李倩博士领导的研究，一种有助于神经元发育的蛋白质还可以将疤痕组织细胞重新编程为心肌细胞。
北卡罗林大学医学院的研究人员在细胞重编程和器官再生的令人兴奋的领域取得了重要进展，他们的发现可能对未来受损心脏治疗方法的发展产生重大影响。
人成纤维细胞重新编程为心肌细胞样细胞。免疫荧光显示不同的分子：DNA（蓝色），心脏肌钙蛋白T（橙色）和α肌动蛋白（绿色）。图片来源：北卡罗来纳大学医学院钱实验室
根据UNC医学院李倩博士领导的研究，一种有助于神经元发育的蛋白质还可以将疤痕组织细胞重新编程为心肌细胞。
北卡罗林大学医学院的研究人员在细胞重编程和器官再生的令人兴奋的领域取得了重要进展，他们的发现可能对未来受损心脏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，成纤维细胞是构成疤痕组织的细胞，成为健康的心肌细胞（心肌细胞）。成纤维细胞负责导致心脏病发作后或心脏病引起的心力衰竭的纤维僵硬组织。正在研究将成纤维细胞转化为心肌细胞作为这种广泛而致命的疾病的可能的未来治疗方法甚至治愈方法。
令人惊讶的是，新的心肌细胞制造方法的关键是Ascl1，这是一种基因活性控制蛋白，已知在成纤维细胞转化为神经元方面很重要。Ascl1以前被认为是神经元特异性的。
“这是一个开箱即用的发现，我们希望它有助于开发未来的心脏疗法和潜在的其他类型的治疗性细胞重编程，”研究资深作者，UNC病理学和实验室医学系副教授，UNC医学院McAllister心脏研究所副主任Li Qian博士说。
在过去的15年里，科学家们已经开发出各种技术来重新编程成体细胞，使其成为干细胞，然后诱导这些干细胞变成其他类型的成体细胞。最近，科学家们一直在寻找更直接地进行重编程的方法 - 直接从一种成熟细胞类型到另一种成熟细胞类型。希望当这些方法最大限度地安全，有效和高效时，医生将能够使用简单的注射到患者体内，将致害细胞重新编程为有益细胞。
“重编程成纤维细胞长期以来一直是该领域的重要目标之一，”钱说。“成纤维细胞过度活跃是许多主要疾病和病症的基础，包括心力衰竭，慢性阻塞性肺病，肝脏疾病，肾脏疾病以及中风后发生的疤痕样脑损伤。
在这项新研究中，钱的团队，包括共同第一作者，博士后研究员Haofei Wang博士和MD / Ph.D.学生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。他们的目的是编目和比较这三种不同重编程过程中细胞基因活性模式和基因活性调节因子的变化。
出乎意料的是，研究人员发现将成纤维细胞重编程为神经元激活了一组心肌细胞基因。很快，他们确定这种激活是由于Ascl1，一种用于制造神经元的“转录因子”蛋白。
由于Ascl1激活了心肌细胞基因，研究人员将其添加到他们用于制造心肌细胞的三转录因子混合物中，看看会发生什么。他们惊讶地发现，它极大地提高了重编程的效率——成功重编程细胞的比例——增加了十倍以上。事实上，他们发现他们现在可以从原始鸡尾酒中省去三个因子中的两个，只保留Ascl1和另一种称为Mef2c的转录因子。
在进一步的实验中，他们发现有证据表明Ascl1本身激活神经元和心肌细胞基因，但是当伴随着Mef2c时，它从前神经元角色转移。在与Mef2c的协同作用下，Ascl1打开了广泛的心肌细胞基因。
“Ascl1和Mef2c共同发挥促心肌细胞效应，这两种因素都不能单独发挥，从而形成一种有效的重编程鸡尾酒，”钱说。
结果表明，直接细胞重编程中使用的主要转录因子不一定仅限于一种靶向细胞类型。
也许更重要的是，它们代表了未来针对主要疾病的细胞重编程疗法的又一步。钱说，她和她的团队希望制造一种二合一的合成蛋白，其中包含Ascl1和Mef2c的有效位，并且可以注射到衰竭的心脏中以修复它们。
该研究由美国心脏协会和美国国立卫生研究院资助。
参考文献：“通过比较不同的重编程调控原子揭示Ascl1的跨谱系潜力”，作者：王浩飞，本杰明·卡斯，钱云哲，谢一芳，马拉扎诺·科隆，刘建东和李倩，2022年10月6日，细胞干细胞。
DOI： 10.1016/j.stem.2022.09.006