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两大杂志NatureCell发文聚焦

2018-12-03 14:33:25

两大杂志Nature,Cell发文聚焦心脏分子机理研究

生物通报道:所谓万法归心,心脏在我们人体器官中占据了一个十分重要的地位,其主要功能是提供压力,将血液运行到身体的各个部位,如果这个器官出现了问题,将会带来重大的影响。近期Nature,Cell两大期刊分别发文,提出了人胚胎干细胞培养而成的心肌细胞移植,以及利用胚胎干细胞解析心脏作用机理的新发现。

来自美国华盛顿大学的研究人员证明人胚胎干细胞培养出的心肌细胞,能在患有心肌梗塞的豚鼠模式动物中降低心律失常的发生率,这对于心脏疾病的治疗具有重要意义。

这种模型中,豚鼠心脏中左心室(心脏中将溶解有氧气的血液泵回到全身的厚壁下室)发生损伤,这种损伤导致瘢痕组织产生和让这种心室变薄,而这两者结合在一起降低豚鼠泵血功能和更容易让豚鼠心脏发生心律失常,接受人心肌细胞移植的豚鼠受损心脏中,产生瘢痕组织的左心室再次发生部分肌肉化(muscularization)。豚鼠受损心脏接受人心肌细胞移植后机械功能发生改善,而且接受移植的豚鼠心脏要比没有接受移植的受损心脏更少产生心律失常。

研究人员还发现移植的心肌细胞与所有接受移植的正常且未受损伤的心脏和大多数接受移植的受损心脏在电活性上偶联在一起,通过移植经过基因修饰而能够在每次收缩时发出闪光的人心肌细胞,研究人员能够观察到这种偶联.通过将来自这种移植的心肌细胞的光信号与心电图(electrocardiogram, ECG)——来自接受心肌细胞移植的心脏的电信号——关联在一起,研究人员能够确定那些移植的心肌细胞与豚鼠心脏在电活性上偶联在一起。

在另外一项研究中,研究人员从小鼠处获得了胚胎干细胞,在培养皿中模拟胚胎发育过程,将其重编程生成了跳动的心脏细胞。接下来,他们从发育中和成熟心脏细胞中抽提出了DNA,利用一种先进的基因测序技术ChIP-seq使得科学家们“看到”了DNA中书写的表观遗传学标记。

这项揭示了构建来自胚胎心脏细胞的全功能心脏所需成百上千个遗传“开关”的精确顺序和计时,提供了关于一些形式的先天性心脏病遗传基础的线索。

研究人员还发现在心脏细胞中基因群似乎以一种协调的方式共同起作用——在胚胎发育过程中在指定的时间作为一个群体开启和关闭。科学家们不仅确定了一大堆与心脏形成相关的新基因,他们还精确探究了这些新发现的基因是如何与从前已知基因相互作用的。绘制心脏基因组蓝图对于人类健康的影响是深远的。现在科学家们了解了这些基因如何控制了心脏,他们能够开始了解心脏病是如何破坏这一调控的。终,他们可以寻找到预防、阻断或消除罹患先天性心脏病儿童体内这些破坏的治疗方法。

(生物通:万纹)

原文标题:

Human ES-cell-derived cardiomyocytes electrically couple and suppress arrhythmias in injured hearts, Nature, DOI:10.1038/nature11317Dynamic and Coordinated Epigenetic Regulation of Developmental Transitions in the Cardiac Lineage

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