IGFBP2以细胞接触依赖的方式介导人类iPSC心肌细胞的增殖

《Circulation Research》：IGFBP2 Mediates Human iPSC-Cardiomyocyte Proliferation in a Cellular Contact-Dependent Manner

心肌细胞增殖调控机制研究。高密度培养下人诱导多能干细胞来源心肌细胞（hiPSC-CMs）通过形成粘着斑和肌节结构抑制增殖，其机制与β-catenin核转位减少及IGFBP2分泌抑制相关。阻断粘着斑或肌节组装虽部分恢复增殖，但需联合IGFBP2补充才能突破三维细胞接触抑制，为心脏组织工程提供新策略。

　　

摘要

背景：

在损伤后，原位诱导心肌细胞增殖是心肌再生的一种有前景的策略。然而，心肌细胞具有内在的抑制机制，这些机制会减弱促增殖信号并限制其扩增。我们假设细胞间的接触是抑制心肌细胞增殖的关键因素。我们的目标是阐明在三维环境中实现持续增殖的分子途径。

方法：

将人类诱导多能干细胞（hiPSC-CM）以不同的接种密度进行培养，以研究细胞间接触对细胞周期活动的影响。通过对稀疏培养和密集培养进行磷酸蛋白质组学分析，以识别信号变化。使用人类生长因子阵列检测稀疏培养条件下的培养基中分泌的促增殖因子。

结果：

hiPSC-CM的增殖随接种密度的增加而增加，直到细胞间接触建立，此时增殖受到抑制。密集培养表现出更强的粘附连接形成、肌节组织和收缩功能。在密集条件下，细胞间接触的增加减少了β-连环蛋白的核转运，并降低了TCF/LEF的转录活性，这为hiPSC-CM增殖减少提供了机制基础。通过siRNA介导的N-钙粘蛋白或α-肌动蛋白敲低来破坏粘附连接或肌节组装，可以增加hiPSC-CM的细胞周期活性，但这不足以驱动其分裂。进一步筛选稀疏接种的hiPSC-CM培养基中的潜在分泌生长因子，发现IGFBP2富集，而在三维结构中，IGFBP2足以在细胞间接触存在的情况下驱动hiPSC-CM的分裂。

结论：

我们的研究结果表明，细胞间接触通过促进粘附连接形成、肌节组装以及减少IGFBP2分泌来抑制hiPSC-CM的增殖。重要的是，外源性补充IGFBP2可以克服细胞间接触对hiPSC-CM增殖的抑制作用，并促进三维心脏组织的生长。这些发现对推进心脏组织工程和再生疗法具有重要意义。

图形摘要

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