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Nature Biotechnol:注射mRNA可诱导心肌梗死细胞自愈再生

来源:科技日报 2013-12-16 11:20

据物理学家组织网9月9日(北京时间)报道,最近,由美国哈佛大学、麻省总医院等单位科学家组成的一个研究小组合成了一种修改信使RNA(mRNA),注射到心肌梗死小鼠模型的心肌内,能指令本应形成瘢痕组织的心脏干细胞发育成心血管细胞,促进了小鼠受伤心脏恢复健康,在治疗心脏病方面迈出了重要一步。相关论文发表在最近出版的《自然—生物技术》上。

“这是个开端,意味着人们可以把心脏当作‘工厂’,来生产作用于某类心血管干细胞的生长因子。而且不用在心脏里注射任何外来细胞,生产出新的心脏‘部件’是可能的。”该研究负责人、哈佛大学干细胞与再生生物学系与瑞典卡罗林斯卡研究所教授肯尼思·齐恩说。

前不久,齐恩的实验室发现人类心脏血管中有一种生长因子VEGF-A(血管内皮生长因子-A),也能作为转换开关,使心脏干细胞不发育成心肌细胞而变成心脏上面的冠状血管。在此基础上,他们合成了一种编码着VEGF-A的修改mRNA,将其注射到小鼠的心肌细胞中。修改mRNA是为了让它们能避开机体的正常防御系统,未经修改的mRNA会被当作病毒入侵者,被排斥和分解。他们发现心肌细胞产出了一波VEGF-A。控制心肌细胞一波一波地表达VEGF-A很重要,这样才能将VEGF-A投放到心脏祖细胞所在的确切部位。

实验表明,在心脏病发作48小时内,注射一定量的人工修改mRNA在心肌梗死部位,导致了心内祖细胞的扩张和定向分化。心脏干细胞不再形成纤维化的瘢痕组织,而是形成了心血管组织,从而显著改善了心脏功能,提高了实验小鼠的长期生存率。

“只需一剂化学药剂而不用再向心脏注射其他任何细胞,这一成果已经非常接近再生心血管组织临床研究。”齐恩说,研究还在早期阶段,目前是以小鼠为模型,他们还计划在其它动物身上实验。(生物谷Bioon.com)

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Nature Biotechnology             doi:10.1038/nbt.2682

Modified mRNA directs the fate of heart progenitor cells and induces vascular regeneration after myocardial infarction

Lior Zangi,Kathy O Lui,Alexander von Gise,Qing Ma,Wataru Ebina,Leon M Ptaszek,Daniela Spter,Huansheng Xu,Mohammadsharif Tabebordbar,Rostic Gorbatov,Brena Sena,Matthias Nahrendorf,David M Briscoe,Ronald A Li,Amy J Wagers,Derrick J Rossi,William T Pu& Kenneth R Chien

In a cell-free approach to regenerative therapeutics, transient application of paracrine factors in vivo could be used to alter the behavior and fate of progenitor cells to achieve sustained clinical benefits. Here we show that intramyocardial injection of synthetic modified RNA (modRNA) encoding human vascular endothelial growth factor-A (VEGF-A) results in the expansion and directed differentiation of endogenous heart progenitors in a mouse myocardial infarction model. VEGF-A modRNA markedly improved heart function and enhanced long-term survival of recipients. This improvement was in part due to mobilization of epicardial progenitor cells and redirection of their differentiation toward cardiovascular cell types. Direct in vivo comparison with DNA vectors and temporal control with VEGF inhibitors revealed the greatly increased efficacy of pulse-like delivery of VEGF-A. Our results suggest that modRNA is a versatile approach for expressing paracrine factors as cell fate switches to control progenitor cell fate and thereby enhance long-term organ repair.

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