科学家们开发了一个稳定的平台将瘢痕组织重新编程为健康的心脏细胞

每年有790,000名美国人心脏病发作，这会使心脏受损的疤痕组织受限，并限制其有效击败的能力。但是，如果科学家能够将称为成纤维细胞的瘢痕组织细胞重新编程为称为心肌细胞的健康心肌细胞呢?研究人员通过实验室实验和小鼠研究在这方面取得了很大进展，但人类心脏重编程仍然是一个巨大的挑战。

现在，位于北卡罗来纳大学教堂山分校的麦卡利斯特心脏研究所(MHI)的研究人员首次开发出一种稳定，可重复的简约平台，可将人成纤维细胞重编程为心肌细胞。通过利用最新的单细胞技术和数学模拟，研究人员已经制定了一个高分辨率的分子路线图，以指导精确和有效的重编程。

这项研究发表在今天的细胞干细胞杂志上，由资深作者李谦博士，病理学和检验医学副教授以及MHI副主任领导，MHI是过去十年心脏重编程的先驱。她的实验室的最新工作推动人类患者的心脏重编程更接近现实，着眼于帮助数百万人从心脏病发作的衰弱效应中恢复过来。

我们相信，将生物实验与单细胞基因组分析相结合的跨学科方法将激发未来关键步骤，以了解人类心肌细胞的本质，并将这些知识转化为再生疗法。“

资深作者李谦，博士，病理学和检验医学副教授，MHI副主任

钱和她的团队向人类心脏成纤维细胞介绍了三种基因 - Mef2c，Gata4和Tbx5的混合物，并对其进行了特定的优化剂量。为了提高效率，他们进行了一系列补充因子并鉴定了MIR-133，这是一种小RNA分子，当加入三基因混合物时 - 并进一步进行培养内修饰 - 将人心脏成纤维细胞重编程为心肌细胞，效率更高40%至60%。

接下来，该小组试图回答如何将细胞转化为心肌细胞的过程。为了回答这个问题，他们研究了重编程过程中各个细胞的分子变化。他们的分析确定了重编程过程中的一个关键点，当细胞必须“决定”进入心肌细胞或回归到他们之前的成纤维细胞命运之间。一旦该过程开始，一套信号分子和蛋白质将细胞发射到不同的分子途径上，这决定了它们的细胞类型发育。

研究人员还创建了一个独特的细胞命运指数来定量评估重编程的进展。使用该指数，他们确定人类心脏重编程的进展速度比先前描述的小鼠重编程慢得多，揭示了物种和重编程条件之间的关键差异。

“你可以把这个细胞重编程过程想象成谷歌上的地图路线，”钱说。“起始的疤痕形成成纤维细胞就像寻找合适的GPS指令让它们回家的汽车 - 心肌细胞的命运。我们的工作确定了路障，错误的出口斜坡和加油站 - 遗传促进者 - 让成纤维细胞到达目的地我们想要的。我们新开发的细胞命运指数就像仪表板上的仪表一样，可以预测房屋的距离。“

这项工作阐明了以前未被识别的人类心脏重编程特征，并提供了新的研究工具，以更好地了解细胞命运过渡和人体内重编程的过程。

“我们的单细胞管道和新算法当然可以用于研究其他生物过程，包括细胞的分化，去分化或药物反应。” 钱补充道。“这种研究方法并不局限于心脏，但心脏病仍然是世界头号杀手，也是我们实验室的主要焦点。”

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