如何让心脏永远跳动丨混乱档案室

  帝国崩溃之后,心脏干细胞领域还有少数人试图在灾后重建。他们现在支持的理论是:心脏干细胞不会再生成心肌细胞,但它会分泌一种名叫旁分泌因子的小分子,来营造帮助受损心肌细胞修复的环境。是否能获得学界支持还扑朔迷离。

  另外一边,科学家们想到既然水螅的路走不通,那就试试灯塔水母的法子——重新激活细胞周期,让心肌细胞返老还童。能够调节这一进程的,是细胞周期蛋白

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  ▍洛伦•菲尔德

  洛伦•菲尔德(Loren J. Field)是这一领域的领军人物,他的团队从细胞周期蛋白D入手,在转基因小鼠中分别表达D家族的三个成员D1、D2、D3,研究结果令人振奋:在心肌损伤后,D2小鼠的细胞周期活性增加了500倍。

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  ▍细胞周期及各周期表达的细胞周期蛋白

  针对D2进行进一步实验:闭塞实验鼠和同窝兄弟姐妹的冠状动脉,7天后它们的左心室都出现约53%的心肌梗死,然而在损伤后第60天和第180天,D2小鼠的梗塞面积显著减少,对照组的梗死面积没有改善,甚至还有扩大趋势。

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  ▍实验结果

  细胞周期蛋白还有A、B等其他家族,是否也有潜力呢?答案是肯定的,不少后辈已经在细胞周期蛋白这一领域收获颇丰,这是一条真实的通途。

  还有的科学家脑洞更大:心肌损伤后,成纤维细胞会被激活,开始修修补补。通过增殖、分泌大量细胞外基质蛋白,最终形成瘢痕组织,这块带疤心肌也就失去了收缩力。如果能找个靠谱的程序员重新编程成纤维细胞,让它改行去当心肌细胞,一来获得了心肌细胞,二来解决了瘢痕组织,一石二鸟。

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  ▍一幅科学漫画,心肌打电话叫成纤维细胞来补破洞

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  ▍成纤维细胞形成瘢痕组织的过程

  这个程序员,就是各种转录因子。比如在体外过度表达转录因子GMHT和GMT,再以病毒为载体送进新生小鼠细胞内。实验证明,心肌损伤的小鼠,GMT疗法四周后,心肌边界区35%的细胞来自于成纤维细胞,GMHT疗法三周后,至少产生了一万个心肌细胞,构成心肌边界区的6%。两种转录因子疗法都持续改善了左心室功能。

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  ▍箭头都代表转录因子,举例的实验是其中两种

  很多人可能养过斑马鱼,这种小鱼可是个能再生心脏和大脑的「怪物」,而且它和人类重合的基因超过70%,是理想的实验动物。2021年四月,一个心脏研究所发现了斑马鱼再生心脏的秘密开关——转录因子KLF1,受伤后开关启动,心肌细胞就开始增殖,完全修复后,开关关闭。人类也有这个开关吗?有,KLF1是生成红细胞的必需品。KLF1依赖的心肌细胞再生机制将为心脏中心肌发生的研究提供新的参考。另外,可能为有缺陷的心脏病患者提供相应治疗策略。

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  ▍斑马鱼的心脏再生

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