利用新的干细胞技术将人类干细胞转化为关键的心肌细胞

心肌细胞是使得心脏跳动的主力细胞，现在在实验室可以大量廉价培育这种心肌细胞了。

本周的美国国家科学院院刊(PANS)刊登了来自威斯康辛州(Wisconsin)一个科研小组的研究成果，科学家们通过对一个关键进展/发育途径的简单操作，使得人类干细胞（包括胚胎干细胞和诱导多能干细胞）可以转化为极为关键的心肌细胞。与目前所采用的将初始空白状态的原始干细胞浸于复杂的血清或者生长因子当中来促使它们分化成为特定的心肌细胞方法相比，该技术有望替代之，并成为一种稳定、廉价而又更加高效的选择。

该项新研究报道的资深作者、威斯康辛大学麦迪逊分校(Wisconsin-Madison)化学和生物工程教授SeanPalecek解释道：“我们的方法更有效、更有活力。我们已经可以可靠地在最终的细胞数量中得到超过80%的心肌细胞，而采用其他方法时由于每一代的高变异，最终仅能产生大约30%的心肌细胞。”

据Palecek的观点，以一种精准而大量的方法培育出关键的心脏细胞是一种非常重要的能力，因为它表明同一批次大量培育出心肌细胞是潜在可行性的。为了研究，这种细胞的需求量很大，同时制药行业用于测试药物以及潜在药物毒理学效应时的大量筛查也使得这种需求不断增长。

使用诱导多能干细胞来获得心肌细胞的能力意味着科学家们将能够更容易地在实验室模拟那些疾病，诱导多能干细胞可以来自成年的心脏病患者。这样的细胞包含有患者的基因档案信息，因此可以在实验室中重构出这些疾病来用于疾病研究。心肌细胞非常困难或者说根本不可能直接从患者心脏当中直接获取，即使获取了心肌细胞，也只能简单地在实验室中存活。

科学家们对此也有较高的期望，希望有一天这些实验室里培育出的健康的心脏细胞能用于替代由于心脏病而导致的坏死心肌细胞，如今心脏病已经成为美国的首要死因。

这篇发表于PANS上的新报道的另外一位资深作者、威斯康辛大学医学院公共卫生和心脏病学教授TimothyKamp说：“很多类型的心脏病都是由于心肌细胞功能缺失或心肌细胞死亡，所以替换心脏病患者的病变心肌细胞一直是一个很感兴趣的治疗策略。例如，一次较大程度的心脏病发作就可以导致高达10亿心肌细胞死亡。心脏的自我修复能力有限，所以如果能够人为提供大量和病人潜在相匹配的心肌细胞将会起到很大作用。”

该项新研究的第一作者、威斯康辛大学麦迪逊分校(UW-Madison)研究生XiaojunLian说：“这些细胞将会有很多应用。”截至目前为止，他使用自己发明的技术使得这些跳动的细胞已经在实验室持续培养了六个月，而且这些细胞的活性和稳定性都依然保持在他们第一天被培育出来的状态。

Lian和他的同事们发现，对一个大家很熟悉的主要信号通路之一的Wnt信号通路做一定的操作，也即仅仅用两个小分子化合物在规定的时间点上开启和关闭该信号通路，就足可以高效地直接将干细胞定向分化为心肌细胞。

Kamp说：“事实上，打开然后再关闭细胞内一个主要的信号通路能够精细协调复杂的发育进程，这的确是一个了不起的研究成果，因为研究过程中可能还会涉及到其他很多信号通路和信号分子。”

Palecek说：“我们方法的最大优势就是运用了小分子化合物去调节生物信号。该项研究是完全可以肯定的，因此也更具有重复性。而且这些小分子比起那些蛋白质生长因子也要廉价的多。”