美著名华裔学者发现心脏干细胞

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　　由著名华裔科学家钱肯领衔的美国研究小组发现，哺乳动物拥有一种心脏干细胞，它可生长成心脏的3种主要细胞组织。这一发现可能是人类心脏修复技术的新方向。

　　《细胞》期刊23日刊登了这份研究报告。研究人员在研究老鼠的心脏时，发现老鼠的干细胞可以形成心肌细胞、平滑肌细胞和内皮细胞。华裔科学家钱肯说：“单一细胞可在心脏内产生所有这些细胞组织，令人感到意外。”



    美国的三支研究队伍宣布他们能够创造出可以分化成哺乳动物心脏不同组织的干细胞。他们已经将这些细胞命名为主控心脏细胞（master heart cell）。这项重大成果将可能有助于治疗患有严重新血管疾病的患者。研究的结果分别发表在近期的Cell(Dol:10.2016/j.cell. 2006)杂志和Developmental Cell(vol 11, p723)

    每个研究组都从小鼠胚胎干细胞的培养物中鉴定出了心血管“前体”细胞。研究人员表示这些多功能的细胞很可能也存在于人类胚胎心脏中——这意味着有一天能够修复受损的心脏。

    其中两个研究队伍分别由麻萨诸塞综合医院的Kenneth Chien和西奈山医学院的Gordon Keller临高。他们表示，他们获得的前体细胞能够产生心脏中的三种类型的细胞——心肌细胞、平滑肌细胞和形成冠状血管的内皮细胞。

    第三个研究组由波士顿儿童医院的Stuart Orkin领导，该研究组确定出了心肌和平滑肌前体细胞。

    Orkin指出，能够重建心肌和血管对修复因心血管疾病而饱受蹂躏的心脏至关重要。

   目前，衰竭心脏的细胞疗法的使用因缺少适合的干细胞而收到阻碍。一些心脏学家尝试将骨髓干细胞注入到患者的冠状血管或心肌中。但是没有有力的证据证明注入的骨髓细胞能够分化成新的心脏组织。

    对小鼠腿部获得的肌肉细胞的试验也不算太成功，一些患者患上了心律不齐。这三个研究组都发现，这些在培养物中发现的前体细胞在小鼠胚胎似乎很合适，它们能够在正常的发育中产生心脏组织。他们强调说，在培养物中模拟自然发育过程能够促进人们成功修复心脏。研究人员表示，这些发现只是心血管再生医学的一个开始。

    目前，研究人员正在着手分析他们分别研究的细胞是否是通过相同的发育途径分化成心脏组织的。每个研究组度希望能够用人类胚胎干细胞重复这项实验，从而能够开始进入临床试验阶段。

    干细胞公司Geron of Menlo Park也计划使用从人类胚胎干细胞衍生出的细胞来治疗心脏疾病。他们的工作专注在产生心肌前体，而不是心脏细胞的主控细胞。该公司的CEO表示，该公司已经在小鼠的试验中获得了一些有前景的结果。
最近马萨诸塞州总医院（Massachusetts General Hospital ，MGH）心血管研究中心（Cardiovascular Research Center，CVRC）的研究人员发现一种能够分化为构成哺乳动物心脏所需的三种主要细胞的总心脏干细胞（master cardiac stem cell，生物通编者译）。研究结果将刊登于12月15日Cell杂志。

    研究人员在文章中描述鉴别这些小鼠中的祖细胞的过程，首先从胚胎干细胞中得到单克隆细胞，发现这些克隆的细胞能够分化为心肌、平滑肌或者内皮细胞。

    “这些细胞为药物开发和研究人类疾病的遗传机制带来了新的曙光，并且向我们提供了心脏发育的新模型，即一种多潜能细胞可以分化为肌肉和具有内皮功能的两种细胞，”CVRC主任、文章高级作者Kenneth R. Chien博士说，“这些为重建心肌、冠状动脉和起搏细胞提供了新策略。”

    先前研究发现几种胚细胞共同发育为心脏和心脏相关结构，有人认为构成心脏本身的三种细胞——心肌细胞、平滑肌细胞和血管内皮细胞——起源于不同的祖细胞。两组主要的心肌祖细胞：第一和第二领域（first and second field，生物通编者译）已经被鉴别出来。

    2005年，Chien率领的研究小组在加州大学圣地亚哥分校从新生大鼠、小鼠和人类心脏组织中发现一种叫做isl1+细胞的心肌细胞祖细胞。isl1+细胞因其islet-1小岛蛋白而得名，已知islet-1小岛蛋白表达于第二领域分化的细胞，而第二领域分化的细胞负责形成右部心脏组织。此次实验主要是鉴别是否表达islet-1的细胞会分化为心肌细胞以外的其它细胞。

    研究人员首先发现一小部分表达islet-1的胚胎细胞，能够发育为有功能的心肌、平滑肌、起搏细胞和心血管、管状动脉的内皮细胞。利用小鼠胚胎干细胞，得到这些具有多种分化潜能的胚胎isl1+祖细胞（multipotent embryonic isl1+ progenitor cell，MIPC，－2005年研究中鉴别的出生后祖细胞的亲代细胞），然后在体外扩增培养。

    研究小组在体内条件下研究小鼠胚胎，发现在原始心脏组织，一小组细胞既能够表达islet-1，也能够表达另外两种主要蛋白Nkx2.5和flk1。培养、克隆这些细胞，发现它们能够分化为所有三种心脏细胞，经过证明它们是MIPC。Nkx2.5和flk1的表达似乎在这些细胞确定发育命运的过程中发挥关键作用。

    “我们相信这些确实是心脏干细胞，负责分化为心脏的不同类型细胞，尽管其它细胞也参与某些结构的构建，”Chien说，“这些MIPC也许是极好的心肌再生研究候选细胞，没有胚胎干细胞引发肿瘤的风险，比利用其它类型细胞更有效。”

    “现在看来心脏细胞的发育形式与血细胞的发育形式相似，通过一种总干细胞分化出全部细胞系列。研究小组目前正在效仿因子驱动血液形成，利用激素刺激MIPCs扩增。”  

    Chien最近被提名为霍华德医学院基础科学Sanders教授。

    同期Cell杂志上，哈佛干细胞研究所等研究所的一篇随同文章描述说发现第一心脏领域（first cardiac field）表达Nkx2.5蛋白的祖细胞，可以产生心肌和平滑肌两种细胞。文章第一作者Sean Wu博士最近加入MGH-CVRC，参与Chien小组，以期继续这些基础发现，包括澄清这两种祖细胞的发育相关性。