新技术修复和再生心脏病发作后的心脏细胞

密歇根大学研究人员的革命性发现有可能成为治疗心脏病的一种强有力的临床方法。

　　

          

一种治疗心脏病的“强有力的临床策略”

休斯顿大学的研究人员开发了一项突破性的技术，在小鼠心肌梗死(或心脏病发作)后，不仅恢复心肌细胞，而且帮助细胞再生。

这一突破性的发现发表在《 Journal of Cardiovascular Aging》上，有可能发展成为一种治疗人类心脏病的强大临床策略。

研究组采用的创新方法是，利用合成信使核糖核酸(mRNA)，将调节DNA转化为RNA的蛋白质突变型转录因子注入小鼠心脏。

“还没有人能做到这种程度，我们认为它可能成为人类的一种治疗方法，”Robert Schwartz说。他和最近获得博士学位的Siyu Xiao以及生物学和生物化学研究助理教授Dinakar Iyer一起领导了这项研究。

合成mRNA有助于干细胞样生长

研究人员证明，两种突变的转录因子，Stemin和YAP5SA，协同工作，增加心肌细胞的复制，或心肌细胞，从小鼠心脏分离。这些实验是在离体组织培养皿上进行的。

Xiao教授说:“我们试图做的是将心肌细胞去分化成更像干细胞的状态，这样它们就可以再生和增殖。”

Stemin开启心肌细胞干细胞样特性。Iyer发现了Stemin在他们实验中的关键作用，他说转录因子是一个“游戏规则改变者”。与此同时，YAP5SA的工作原理是促进器官生长，从而导致肌细胞更多地复制。

图中显示了一个在体内修复梗死成年小鼠心脏的例子，通过注射STEMIN和YAP5SA mRNA的组合成为可能。四周后，被染成红色的心脏切片显示梗死区域明显减少

在同一杂志上发表的另一项发现中，该团队将报告，Stemin和YAP5SA在体内修复了受损的小鼠心脏。值得注意的是，心肌细胞核在心脏注射这些转录因子后24小时内复制至少15倍。

药理学教授Bradley McConnell和密歇根大学药学院的研究生Emilio Lucero通过制作梗死成年小鼠模型合作进行了这项研究。

Schwartz说:“当这两种转录因子被注射到梗塞的成年小鼠心脏中，结果是惊人的。实验室发现心肌细胞在一天内迅速繁殖，而在接下来的一个月里，心脏修复到接近正常的心脏泵血功能，几乎没有留下什么疤痕。”

Xiao说，使用合成mRNA的另一个好处是，与病毒传递不同，它会在几天内消失。通过病毒载体传递给细胞的基因疗法引起了一些生物安全方面的担忧，因为它们不容易停止。另一方面，基于信使核糖核酸的传递则会迅速翻转并消失。

有限数量的心肌细胞

Schwartz和Iyer在这项研究上工作了好几年，而Xiao在UH的博士学习期间也一直专注于这项研究。她于2020年秋季毕业。

Xiao说:“我为能参与这项工作感到荣幸和幸运。这是一项关于心脏再生的巨大研究，特别是考虑到使用mRNA传递斯坦明和YAP5SA的明智策略。”

这一发现尤其重要，因为只有不到1%的成年心肌细胞可以再生。她说:“大多数人死的时候，心肌细胞与出生后第一个月的心肌细胞基本相同。”

当心脏病发作，心肌细胞死亡时，心脏的收缩能力就会丧失。

参考文献:“Mutant SRF and YAP synthetic modified mRNAs drive cardiomyocyte nuclear replication” by Siyu Xiao, Rui Liang, Azeez B. Muili, Xuanye Cao, Stephen Navran, Robert J. Schwartz and Dinakar Iyer, 19 May 2022, The Journal of Cardiovascular Aging.
DOI: 10.20517/jca.2022.17