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Cell:突破!科学家鉴别出关键基因 有望促进心肌细胞再生形成心脏组织!

来源:本站原创 2018-03-05 23:09

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2018年3月6日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自格莱斯顿研究所(Gladstone Institutes)的科学家们通过研究鉴别出了能促进成体细胞分裂和增殖的关键基因;有些有机体具有显著再生组织的能力,如果鱼类和火蜥蜴遭受心脏损伤的话,其机体的细胞就会不断分裂,并且成功修复损伤的器官,试想一下如果我们也具有这种再生能力的话会是什么情况?

图片来源:allindiaroundup.com

在胚胎中,人类的心脏细胞能够分类并增殖,从而促进心脏生长和发育;但问题就是,刚出生后,机体的心肌细胞就会失去分裂的能力,而这与机体其它组织中的很多细胞是一样的,包括大脑、脊髓和胰腺等。研究者Deepak Srivastava博士解释道,由于很多成年细胞无法分裂,因此机体也无法替代失去的细胞,从而就会诱发疾病,如果我们能够发现一种新方法来使得这些细胞再度分裂,那么我们或许就有望实现一系列组织的再生能力。

几十年来,科学家们一直都在努力尝试进行这一工作,但收效甚微;到目前为止,研究人员的这些尝试都是无效的,且都难以复制;这项最新研究中,研究人员或许有望实现这一终极目标,研究人员开发出了首个有效且稳定的方法来制造成体心肌细胞,当心脏病发作时这些心肌细胞能够分裂并且修复损伤的心脏组织(至少在动物模型中已经被证实)。在全球范围内超过2400万遭受心力衰竭的患者中,除了进行心脏移植治疗疾病晚期的病人外,对于其它患者几乎没有任何可供选择的治疗手段;而通过细胞分裂来制造新的心肌细胞(类似于火蜥蜴一样)或许就能够帮助数百万名患者修复损伤的心脏组织。

解锁成体细胞繁殖的潜力

这项研究中,研究人员Srivastava及其同事通过研究鉴别出了四个能控制细胞分裂周期的基因,他们发现,当结合后这些基因就会促进发育成熟的心肌细胞重新进入细胞周期,从而就会促进细胞分裂及快速增殖。研究者Tamer Mohamed说道,当同时增加这四个基因的功能时,成体细胞就会再度开始分裂并且再生心脏组织;我们还发现,当患者心力衰竭发生后,组合这些基因就能明显改善患者的心脏功能。

随后研究人员在动物模型和由人类干细胞衍生的心肌细胞中检测了这种新技术,他们利用一种严格的技术追踪了是否这些成体细胞能够真的通过制造携带特殊颜色且方便被监测的分裂细胞来在心脏中进行分裂,结果表明,在四个基因的混合模式下,15%-20%的心肌细胞都能够进行分裂并保持活性。

相比此前的研究结果(1%)而言,这种新技术或能增加细胞分裂的效率和可靠性,当然了,在人类器官中,基因应用应该进行严格地监控,因为过度或多余的细胞分裂常常会诱发肿瘤;后期研究中研究者将会简化这项技术,他们将会通过寻找多种方法来降低细胞分裂所需要的基因数量(同时还能保证细胞分裂的效率),结果发现,利用两种药物样的分子来移除其中两个基因就能够得出相同的研究结果。

再生多种人类组织

研究人员认为,这种新技术或能用来诱导其它类型的成体细胞再次分裂,而文章中他们所使用的四个基因并非心脏组织所特有的;最后研究者Srivastava表示,心脏细胞对于我们而言尤其具有挑战性,因为当个体出生后心肌细胞就会退出细胞周期循环,细胞的状态就会被锁定,这或许就能够解释为何人类不会患心脏肿瘤;如今研究人员开发出了一种能够促进这些“难缠”细胞再度分裂的新技术,未来这项技术或许还能用来“解锁”其它类型细胞分裂的潜能,包括神经细胞、胰腺细胞、耳朵中的毛细胞和视网膜细胞等。

基于本文研究结果,研究人员希望未来能够通过更为深入的研究来开发出更加强大的再生技术,不仅能够治疗心力衰竭,还能治疗多种类型的人类疾病,包括大脑损伤、糖尿病、听力缺失和失明等;研究人员相信,未来终有一天人类机体组织的再生能力将超越火蜥蜴。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Tamer M.A. Mohamed, Yen-Sin Ang, Ethan Radzinsky, et al. Regulation of Cell Cycle to Stimulate Adult Cardiomyocyte Proliferation and Cardiac Regeneration. Cell (2018) doi:10.1016/j.cell.2018.02.014

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