跨物种医疗新突破！Cell子刊：犬类 iPS 细胞变身功能性心肌细胞，宠物与人类心脏病治疗迎来新希望

诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）凭借 “变身” 潜力成为再生医学的明星——它们可从皮肤、尿液或血液样本中获取，再被培育成心脏、肝脏等各类细胞。而犬类作为与人类共享多种遗传疾病的动物模型，其 iPSCs 在再生医疗和药物研发中极具价值，尤其针对扩张型心肌病这类人类与犬类共患的难治性疾病，犬类模型的研究数据往往更贴近人类临床实际。但 iPSCs 天生 “娇贵”，对培养条件极其敏感，传统培养基很难平衡其多能性维持与定向分化效率，常导致细胞分化紊乱或功能不全，这一痛点长期限制着犬类干细胞的应用转化。

近日，大阪公立大学研究生院兽医学系 Shingo Hatoya 教授领导的国际团队，在《Stem Cell Reports》杂志发表了突破性成果：他们研发的新型 AR 培养基（AR medium），成功攻克了这一技术瓶颈，能高效将犬类 iPSCs 定向分化为完全功能性的心肌细胞。这一成果不仅为宠物心脏病治疗带来新可能，更有望加速人类再生医学的临床前研究进程，呼应了当下宠物经济崛起与跨物种医疗的热点趋势。

AR 培养基的精妙之处在于精准适配了犬类 iPSCs 的生长需求。研究团队先通过 AR 培养基构建了稳定的未分化培养体系，确保 iPSCs 在增殖过程中不丢失多能性；随后切换分化模式，通过优化营养成分、生长因子与信号分子组合，引导细胞向心肌细胞定向发育。

最终的分化结果令人振奋：这些细胞不仅高表达TNNT2（心肌肌钙蛋白 T）、MYH6（肌球蛋白重链 6）等心肌特异性基因与蛋白质 —— 这是判断细胞身份的核心标志，更展现出与天然心肌细胞完全一致的功能：在显微镜下呈现节律性收缩，且通过电生理检测证实，它们具备心房、心室样细胞的动作电位，对肾上腺素信号也能产生反应，完全达到功能性心肌细胞的黄金标准。

这些 “量身定制” 的犬类心肌细胞，为药物研发提供了理想的临床前测试平台。在进入人体临床试验前，研究人员可利用它们精准评估新化合物对心律、心肌收缩力的影响，同时筛查安全性风险，大幅降低后续临床试验的失败率。“犬类与人类在扩张型心肌病等疾病的遗传通路高度相似，”Hatoya 教授解释道，“使用犬类干细胞开展的研究，能为人类和犬类的遗传疾病治疗提供双重参考，加速再生医学的转化应用。”

更值得期待的是，AR 培养基的潜力不止于心肌细胞。其优化的培养体系为 iPSCs 向肝脏、神经等其他细胞类型分化提供了可能，这意味着未来它或许能覆盖从心脏疾病到神经系统障碍的多种难治性疾病研究。对宠物医疗而言，这一技术有望推动犬类心脏病的再生治疗，比如通过患者自身细胞制备心肌细胞进行移植；对人类医疗来说，犬类作为更贴近人类生理结构的大动物模型，其干细胞分化的细胞能为药物测试和治疗方案开发提供更可靠的数据，助力解决人类心肌梗死、心力衰竭等疾病的治疗难题。

从打破培养基的技术限制，到实现功能性心肌细胞的高效分化，AR 培养基的出现让犬类 iPSCs 的应用价值全面释放。它不仅架起了宠物医疗与人类医疗的桥梁，更让跨物种再生医学的梦想更进一步。未来，随着技术的完善，我们或许能看到更多基于犬类干细胞的治疗方案落地，既守护宠物的健康，也为人类攻克疑难心脏病提供新的突破口。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Toshiya Nishimura et al, Signaling pathway-based culture condition improves differentiation potential of canine induced pluripotent stem cells, Stem Cell Reports (2025). DOI: 10.1016/j.stemcr.2025.102640.