Science子刊发表体细胞重编程重要成果

　　

生物通报道：一项最新研究表明，基因治疗将有望对衰竭的心脏进行治疗。科学家们将特殊基因插入到心肌细胞中，恢复了猪的正常心律。

心脏起搏器通过电刺激心脏搏动，这一功能通常由窦房结（sinoatrial node）介导。窦房结是一簇心脏细胞，能向心脏其他部分传递信号，使其有规律的搏动。如今，植入式心脏起搏器已经广为使用，但它们需要进行手术安装，有受到感染的危险，而且每次过机场安检都会触发警报。

为了克服这些问题，Cedars-Sinai医疗中心的Eduardo Marbán领导团队对猪进行了研究。他们通过体细胞重编程，将窦房结外的心肌细胞转变为起搏细胞，让心脏能够稳定的持续搏动。这一成果发表在七月十六日的Science Translational Medicine杂志上。

研究人员在121头猪中模拟了一个致命的人类心脏疾病，让电活动无法从窦房结扩散到整个心脏。研究人员通过高频电波破坏了窦房结的天然起搏细胞，结果这些猪的平均心率减慢到每分钟50次，而正常心率应该在每分钟100次以上。

研究人员将携带Tbx18基因的病毒载体注射到猪的心脏，该基因是一种胚胎转录因子。在一天之内，被病毒感染的心脏细胞就开始表达各种起搏基因，并使心脏恢复了正常的心率。在休息、运动和睡觉时，这些猪的心脏都能稳定搏动，正常心率维持了两周。（延伸阅读：胞外体，干细胞修复心脏的秘方）

Marbán指出，这一方法比其他生物学途径更为简单，比如将心肌细胞诱导为多能状态，然后将其分化为起搏细胞。但他强调基因疗法的效果可能并不会特别长。随着时间推移，机体免疫系统可能会识别作为载体的病毒，并攻击受到感染的细胞。Marbán的研究团队正在监控接受基因治疗的猪，看看起搏效果能够持续多久。

不过就算这种基因治疗有时效限制，它也能为人们提供很大的帮助，Marbán说。举例来说，如果患者原本的电起搏器受到感染需要拆除，那么基因疗法可以保持心脏稳定跳动，直到感染被清除并植入新的起搏器。此外，基因治疗也可以帮助心脏有缺陷的胎儿，身体生长迅速的儿童，以及那些不适合进行手术的人。

据介绍，该研究团队正在向FDA申请进行人体试验，Marbán估计需要两到三年。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

Biological pacemaker created by minimally invasive somatic reprogramming in pigs with complete heart block

Somatic reprogramming by reexpression of the embryonic transcription factor T-box 18 (TBX18) converts cardiomyocytes into pacemaker cells. We hypothesized that this could be a viable therapeutic avenue for pacemaker-dependent patients afflicted with device-related complications, and therefore tested whether adenoviral TBX18 gene transfer could create biological pacemaker activity in vivo in a large-animal model of complete heart block. Biological pacemaker activity, originating from the intramyocardial injection site, was evident in TBX18-transduced animals starting at day 2 and persisted for the duration of the study (14 days) with minimal backup electronic pacemaker use. Relative to controls transduced with a reporter gene, TBX18-transduced animals exhibited enhanced autonomic responses and physiologically superior chronotropic support of physical activity. Induced sinoatrial node cells could be identified by their distinctive morphology at the site of injection in TBX18-transduced animals, but not in controls. No local or systemic safety concerns arose. Thus, minimally invasive TBX18 gene transfer creates physiologically relevant pacemaker activity in complete heart block, providing evidence for therapeutic somatic reprogramming in a clinically relevant disease model.