修补破碎的心脏 - 通过重新编程细胞

在患者自己心脏病变的心脏内创造新的健康心肌细胞。科学家们希望有一天能够扭转心脏疾病。今天，由UNC-Chapel Hill研究人员领导的一项新研究揭示了在开发这种雄心勃勃的方法时应该有用的关键分子细节。

在Cell Reports上发表的这项研究中，UNC的两个实验室和普林斯顿大学的一个实验室将称为成纤维细胞的普通细胞重编程为新的和健康的心肌细胞，并记录了这种重编程所必需的变化。

高级作者，康涅狄格大学医学院遗传学教授，北卡罗来纳大学艺术与科学学院生物学教授Frank Conlon博士说：“从这些研究中，我们可能能够定义提高成纤维细胞重编程效率的途径。

仅在美国，心脏病每年就会造成60多万人死亡，并且仍然是男性和女性死亡的主要原因。它通常来自冠状动脉狭窄或阻塞，并且涉及用瘢痕组织逐步替代心肌细胞（心肌细胞） -导致心脏功能丧失并最终导致心力衰竭。

这种进行性疾病过程的部分原因在于心肌细胞具有非常有限的增殖和代替受损心肌的能力。因此科学家们一直在试验技术，将成纤维细胞 -在心脏中富含胶原蛋白的细胞 -转化为新的心肌细胞。他们已经表明，他们可以使这种治疗性细胞重编程过程在实验室老鼠患病的心脏中起作用，从而改善心脏功能。但是这个过程并不像临床应用那样有效，科学家们仍然在学习为什么。

“由于我们对推动这种直接重编程过程的分子机制缺乏了解，这项技术的应用受到了局限，”Conlon同时也是UNC McAllister心脏研究所的成员。

对于这项研究，Conlon的实验室 -与李倩博士的UNC McAllister心脏研究所实验室和Ileana Cristea博士的普林斯顿实验室合作，采用先进的技术将成纤维细胞中蛋白质水平的变化映射成重编程成心肌细胞。

首先，他们利用基于2012年开发的一种技术引发了重编程。他们将成纤维细胞暴露于工程逆转录病毒，进入细胞并开始产生三种关键的“转录因子”蛋白，这些蛋白有效地重编程细胞中的基因表达，导致细胞在几天内变成心肌细胞。

研究人员在从成纤维细胞向心肌细胞转化三天期间检查了细胞中数千种不同蛋白质的水平。康伦说：“我们揭示了一系列精心策划的分子事件。”

数据表明，重编程过程在病毒进入成纤维细胞后约48小时开始，并显着影响23种蛋白质的丰度。

其中最引人注目的变化是蛋白质Agrin水平的急剧上升，这种蛋白质被发现可以促进受损心脏的修复过程。Agrin还抑制另一种称为Hippo途径的信号通路，已知其参与调节器官大小。这一发现 -这项研究产生的数百个单独线索之一 -提出了抑制Hippo信号传导对心肌细胞重编程有必要的可能性。