心臟病是全世界人群死亡的主要原因，一旦患者的心臟組織遭受損傷就很難對(duì)其進(jìn)行修復(fù)了，如今科學(xué)家們?cè)谛迯?fù)心臟損傷或心臟再生領(lǐng)域中一直在不斷探索新的療法，本文中，谷君就對(duì)近年來(lái)科學(xué)家們?cè)谛呐K再生領(lǐng)域的突破性進(jìn)展進(jìn)行整理，分享給各位！

【1】Nat Genet：干細(xì)胞技術(shù)能夠再生心臟

DOI：10.1038/ng.3929

根據(jù)最近由USC的研究者們做出的一項(xiàng)發(fā)表在《Nature Genetics》雜志上的研究，一些人的心臟受損后的修復(fù)能力相比其他人群要明顯高一些。

在這項(xiàng)研究中，第一作者，來(lái)自Henry Sucov實(shí)驗(yàn)室的博士后Michaela Patterson等人將研究重點(diǎn)放在一類(lèi)叫做“MNDCM”的可再生的心臟肌肉細(xì)胞上。斑馬魚(yú)以及新生的哺乳動(dòng)物體內(nèi)存在著大量的MNDCM，其心肌的再生能力也相對(duì)較強(qiáng)。然而，對(duì)于成年哺乳動(dòng)物來(lái)說(shuō)，這類(lèi)細(xì)胞的減少會(huì)導(dǎo)致其心臟在受損之后的再生能力受到阻礙。

即使如此，成年哺乳動(dòng)物的命運(yùn)也并非不能改變。Michaela等人發(fā)現(xiàn)不同品系的成年小鼠心臟中MNDCM的數(shù)量存在明顯的差異。在一些品系中，MNDCM的比例僅占1.9%；而在另外一些小鼠中這一數(shù)字則達(dá)到了10%。與預(yù)期相符，這類(lèi)細(xì)胞所占比例越高，則小鼠心臟受損后心肌的再生能力越強(qiáng)。

利用基因組水平的分析手段，作者們找到了與之相關(guān)的一種叫做“Tnni3k”的基因。通過(guò)阻斷該基因，研究者們能夠提高小鼠心臟中MNDCM的水平，進(jìn)而促進(jìn)心臟再生的過(guò)程；與之相反，當(dāng)研究者們敲低斑馬魚(yú)體內(nèi)該基因的表達(dá)水平，則其MNDCM的水平以及心臟再生的能力都會(huì)受到影響。

【2】Journal of Clinical Investigation ：揭示心臟修復(fù)再生中新血管形成的機(jī)制

國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Clinical Investigation 在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所周斌研究組的科研成果Preexisting coronary endothelial cells mediate cardiac neovascularization after injury。該研究利用系統(tǒng)的遺傳譜系示蹤技術(shù)揭示了成體心臟修復(fù)再生中新生血管的來(lái)源，為臨床治療心梗后的心臟再生治療提供了重要的理論基礎(chǔ)和新的思路。

冠狀動(dòng)脈疾病是當(dāng)今世界上的首要致死疾病，冠狀動(dòng)脈粥樣硬化及心肌梗塞等冠狀動(dòng)脈疾病發(fā)生后，導(dǎo)致了心臟供血供氧的不足，大量細(xì)胞死亡，從而誘發(fā)了炎癥及損傷修復(fù)反應(yīng)，促使新血管的形成，以恢復(fù)損傷區(qū)的血液供應(yīng)，因此，快速的血管新生過(guò)程對(duì)于心肌損傷后的修復(fù)過(guò)程具有至關(guān)重要的作用。

【3】Nature：重大突破！胞外基質(zhì)蛋白Agrin促進(jìn)心臟再生，有助開(kāi)發(fā)新的心臟病療法

doi：10.1038/nature22978

心臟病仍然是全世界的一個(gè)主要的死亡原因，但是一旦心臟組織遭受損傷，迄今為止為數(shù)不多的可用的治療方法在大多數(shù)時(shí)候仍然不能夠取得成功。哺乳動(dòng)物心臟實(shí)際上能夠再生和修復(fù)損傷，但是這種能力只能持續(xù)到出生的時(shí)候。在此之后，這種能力似乎永久地消失了。如今，在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自以色列魏茨曼科學(xué)研究所等研究機(jī)構(gòu)的研究人員發(fā)現(xiàn)新生心臟中的一種蛋白分子似乎控制這種再生過(guò)程。當(dāng)被注射到遭受心臟病發(fā)作的成年小鼠心臟中時(shí)，這種被稱(chēng)作聚集蛋白（Agrin）的分子似乎“開(kāi)啟”這種再生過(guò)程，能夠修復(fù)受損的心肌。這些發(fā)現(xiàn)為恢復(fù)受損的心臟功能指明一種新的研究方向。相關(guān)研究結(jié)果于2017年6月5日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“The extracellular matrix protein Agrin promotes heart regeneration in mice”。論文通信作者為魏茨曼科學(xué)研究所分子細(xì)胞生物學(xué)系的Eldad Tzahor教授。論文第一作者為T(mén)zahor實(shí)驗(yàn)室博士生Elad Bassat。

Tzahor解釋道，在人遭受心臟病發(fā)作后，這種心臟愈合過(guò)程是漫長(zhǎng)的和效率低下的。一旦遭受損傷，心肌細(xì)胞就被瘢痕組織替換掉，然而瘢痕組織不能夠收縮，因而不能夠參與泵血。這接著對(duì)剩余的心肌組織產(chǎn)生進(jìn)一步的壓力，最終導(dǎo)致心力衰竭。

【4】PNAS：突破性發(fā)現(xiàn)！抗癌藥物或有望促進(jìn)心臟組織再生

doi：10.1073/pnas.1621346114

日前，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究報(bào)告中，來(lái)自德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心(UT Southwestern Medical Center)的研究人員通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，一種新型抗癌制劑或有望促進(jìn)損傷的心肌組織進(jìn)行再生，相關(guān)研究或?yàn)殚_(kāi)發(fā)抑制充血性心力衰竭的新型療法提供新的思路。

機(jī)體中的很多組織或細(xì)胞，比如血細(xì)胞以及腸道內(nèi)壁組織都會(huì)在人的一生中持續(xù)再生，而其它組織，比如心臟組織則不會(huì)，因?yàn)樾呐K無(wú)法進(jìn)行自我修復(fù)，而由心臟病發(fā)作引發(fā)的心臟損傷就會(huì)產(chǎn)生永久性的疤痕組織，這些損傷會(huì)頻繁導(dǎo)致心臟功能的嚴(yán)重弱化，也就是引發(fā)心力衰竭。

多年以來(lái)，科學(xué)家Lawrence Lum及其同事一直在從事研究開(kāi)發(fā)靶向作用Wnt信號(hào)分子的癌癥藥物，這些信號(hào)分子對(duì)于組織再生非常重要，但卻會(huì)經(jīng)常誘發(fā)癌癥；人類(lèi)機(jī)體中Wnt蛋白產(chǎn)生的關(guān)鍵就是Porcn酶（豪豬酶，porcupine enzyme），之所以對(duì)其這樣命名，是因?yàn)槿笔г摶虻墓壟咛ソM織的結(jié)構(gòu)類(lèi)似豪豬，目前研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了Porcn酶的抑制劑。

【5】Nat Biomed Eng：突破！科學(xué)家利用干細(xì)胞成功再生出心臟外層結(jié)構(gòu)

新聞閱讀：Researchers use stem cells to regenerate the external layer of a human heart

近日，刊登在國(guó)際雜志Nature Biomedical Engineering上的一項(xiàng)研究報(bào)告（doi：10.1038/s41551-016-0003）中，來(lái)自美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員通過(guò)研究利用干細(xì)胞成功再生出了人類(lèi)心臟的心外膜細(xì)胞；研究者表示，早在2012年，我們就發(fā)現(xiàn)如果能夠利用化學(xué)物質(zhì)處理人類(lèi)干細(xì)胞，使其連續(xù)激活干細(xì)胞并且抑制Wnt信號(hào)通路，就會(huì)促進(jìn)干細(xì)胞轉(zhuǎn)變成為心肌細(xì)胞，心肌作為心臟三層結(jié)構(gòu)中的中間一層結(jié)構(gòu)，其非常厚實(shí)，能夠通過(guò)收縮向機(jī)體各部供血。

Wnt信號(hào)通路是由蛋白質(zhì)組成的一種特殊的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，其能夠利用細(xì)胞表面受體將信號(hào)傳入細(xì)胞內(nèi)部。Xiaojun Lance Lian教授表示，我們需要為心臟祖細(xì)胞（cardiac progenitor cells）提供額外的信息使其轉(zhuǎn)化成為心外膜細(xì)胞，但在這項(xiàng)研究之前，我們并不清楚這種特殊的信息是什么，如今通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，如果能夠再次激活細(xì)胞中的Wnt信號(hào)通路，我們就能夠重新驅(qū)動(dòng)心臟祖細(xì)胞轉(zhuǎn)變成為心外膜細(xì)胞，而不是心肌細(xì)胞。

這項(xiàng)研究或許能夠幫助研究人員對(duì)機(jī)體整個(gè)心臟壁進(jìn)行再生，通過(guò)形態(tài)學(xué)的評(píng)估和功能性的分析，研究者發(fā)現(xiàn)，制造出的心外膜細(xì)胞同人類(lèi)機(jī)體中和實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)的心外膜細(xì)胞非常相似。那么最為關(guān)鍵的一點(diǎn)就是如何將心臟祖細(xì)胞轉(zhuǎn)變成為心臟的心內(nèi)膜細(xì)胞（心臟內(nèi)層細(xì)胞），目前研究人員正在努力對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行攻克。

【6】Nature：重大突破！科學(xué)家發(fā)現(xiàn)低氧環(huán)境或許會(huì)誘發(fā)心臟再生！

doi：10.1038/nature20173

正常健康的心肌必須有富含氧氣的血液供給，但近日一項(xiàng)刊登于Nature雜志上的研究報(bào)告中，來(lái)自西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，將小鼠置于極端缺氧的環(huán)境中時(shí)小鼠也能夠進(jìn)行心肌再生。

文章中，研究者將小鼠生存環(huán)境中所呼吸的氧氣的比例逐漸降低到7%（相當(dāng)于珠穆朗瑪峰山頂?shù)难鯕鉂舛龋?，?dāng)小鼠在低氧環(huán)境中生存兩周后，其機(jī)體的心肌細(xì)胞開(kāi)始發(fā)生分裂和生長(zhǎng)了，正常情況下在成體哺乳動(dòng)物中心肌細(xì)胞并不能夠進(jìn)行分裂。此前研究者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，新生哺乳動(dòng)物的心臟有能力再生，這就類(lèi)似于皮膚在損傷后能夠自我修復(fù)一樣，但隨著動(dòng)物年齡增長(zhǎng)，在接下來(lái)的數(shù)周內(nèi)，動(dòng)物機(jī)體的心肌再生能力就會(huì)失去，也就是說(shuō)心肌細(xì)胞必須“沐浴”在心臟種的富氧環(huán)境中。

研究者Hesham Sadek教授說(shuō)道，成年人的心臟在心臟病發(fā)作后并沒(méi)有能力進(jìn)行任何深度修復(fù)，這也就是為何心臟病發(fā)作對(duì)機(jī)體會(huì)產(chǎn)生永久性的影響，雖然有悖常理，本文研究中研究者發(fā)現(xiàn)，明顯降低氧氣的暴露或許會(huì)避開(kāi)因氧氣而引發(fā)的細(xì)胞損傷，從而就會(huì)開(kāi)啟細(xì)胞的分裂模式，導(dǎo)致心臟再度生長(zhǎng)。

【7】Nature：利用實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的干細(xì)胞再生猴子心臟

doi：10.1038/nature19815

在一項(xiàng)新的研究中，日本研究人員在實(shí)現(xiàn)器官再生中取得重要進(jìn)展：利用猴子皮膚細(xì)胞產(chǎn)生的干細(xì)胞讓5只患病的獼猴受損的心臟再生。相關(guān)研究結(jié)果于2016年10月10日在線(xiàn)發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Allogeneic transplantation of ips cell-derived cardiomyocytes regenerates primate hearts”。

這一實(shí)驗(yàn)有助實(shí)現(xiàn)提供一種巨大的無(wú)爭(zhēng)議的再生細(xì)胞來(lái)源以便將這些細(xì)胞移植到心臟病患者體內(nèi)來(lái)治療這些患者的目標(biāo)。這將會(huì)緩解從胚胎中或者從移植受者本身收集干細(xì)胞的需求。日本研究人員在這項(xiàng)研究中所使用的干細(xì)胞是所謂的誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPSCs）。iPSCs經(jīng)誘導(dǎo)后產(chǎn)生被稱(chēng)作心肌細(xì)胞的心臟細(xì)胞。ipsCs是通過(guò)促進(jìn)成熟的已特化的人細(xì)胞（如皮膚細(xì)胞）返回到一種中性的幼年?duì)顟B(tài)，在此狀態(tài)下，它們能夠產(chǎn)生任何其他類(lèi)型的人細(xì)胞。

【8】PNAS：可用于心臟再生的創(chuàng)新性“工具”

doi：10.1073/pnas.1608256113

心血管疾病是引發(fā)美國(guó)人群死亡的主要原因，每年都有四分之一的人死于心血管疾病，而且患者心臟病發(fā)作后5年的生存率不如大多數(shù)癌癥，目前患者遭遇的最大問(wèn)題就是其機(jī)體并不能進(jìn)行有效的損傷后修復(fù)，近日來(lái)自休斯頓大學(xué)的研究者通過(guò)研究在此領(lǐng)域獲得了巨大進(jìn)展。研究者開(kāi)發(fā)了一種新型策略來(lái)幫助患者進(jìn)行心臟肌肉的再生，相關(guān)研究刊登于國(guó)際雜志PNAS上。

人類(lèi)的心臟是一種并不能進(jìn)行再生的器官，而且心肌細(xì)胞的數(shù)量會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)而不斷下降，在損傷期間細(xì)胞就會(huì)流失，比如心臟病發(fā)作等，損傷的細(xì)胞通常會(huì)被結(jié)締組織移除，這稱(chēng)之為纖維化過(guò)程，該過(guò)程會(huì)導(dǎo)致心臟泵血功能的卻是，而這就是心臟疾病同癌癥一樣死亡率較高的主要原因。

為了找到一種解決方法，研究者Liu和其同事對(duì)胚胎中心臟形成的機(jī)制進(jìn)行了研究，他們非常好奇他們所發(fā)現(xiàn)的新型調(diào)節(jié)子是否能夠?qū)⑷祟?lèi)的成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為心臟肌肉細(xì)胞。研究者Schwartz說(shuō)道，我們首次通過(guò)研究來(lái)將人類(lèi)的成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為心肌細(xì)胞，而且我們希望這些microRNA調(diào)節(jié)子應(yīng)該具有潛在的活性。

【9】周斌小組揭示哺乳動(dòng)物心臟再生調(diào)控機(jī)制

中科院上海生科院營(yíng)養(yǎng)科學(xué)研究所周斌課題組發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子GATA4可通過(guò)調(diào)節(jié)一個(gè)在心臟中特異表達(dá)的分泌型因子FGF16，來(lái)維持心臟的修復(fù)能力，并對(duì)損傷后引起的心肌肥厚起到一定抑制作用。這項(xiàng)工作為心肌損傷修復(fù)和病理性心肌肥大的臨床治療提供了理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究論文已在線(xiàn)發(fā)表于《發(fā)育學(xué)》雜志。

哺乳動(dòng)物的心臟一直以來(lái)被認(rèn)為是終末分化的器官，不具有再生能力。但最新研究發(fā)現(xiàn)新生小鼠的心臟具有短暫的再生潛能，然而這種再生能力在出生一周后就消失了。闡明這個(gè)短暫再生過(guò)程中的分子調(diào)控機(jī)制，重新激活心臟修復(fù)相關(guān)基因的表達(dá)，對(duì)心肌損傷后心衰的預(yù)防有非常重要的意義。

【10】Cell Reports：研究發(fā)現(xiàn)心臟再生細(xì)胞的巢穴

doi：10.1016/j.celrep.2014.06.004

近日，Vanderbilt大學(xué)的研究者發(fā)現(xiàn)：位于冠狀動(dòng)脈的內(nèi)皮細(xì)胞可以充當(dāng)心臟干細(xì)胞功能，以產(chǎn)生新的心臟肌肉組織。

研究結(jié)論最近發(fā)表在Cell Reports雜志上，可幫助深入了解心臟如何保持本身，并可能便于尋找到心臟病發(fā)作后修復(fù)心臟新的策略。

心臟一直被認(rèn)為是沒(méi)有再生能力的器官，Antonis Hatzopoulos博士說(shuō)：但是，最近的研究結(jié)果已經(jīng)證明，其實(shí)低速率的新心臟肌肉細(xì)胞生成提示了心臟干細(xì)胞的存在。但這些細(xì)胞的來(lái)源是未知的。

Hatzopoulos和他的同事推測(cè)，位于血管的內(nèi)皮細(xì)胞可能有產(chǎn)生新心臟細(xì)胞的潛力。他們知道，內(nèi)皮細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程能產(chǎn)生其他類(lèi)型的細(xì)胞，包括血細(xì)胞。

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