干细胞治疗心脏病：“关键分子“起重要作用

来自霍普金斯的研究人员发现一种蛋白质分子可能在使心脏干细胞分化称为血管或心肌组织中起关键作用，这一发现可能引领出一条更好的治疗心脏病发作的方法。

人类的心脏组织在心脏病发作后并不能很好地愈合，而是形成不稳定瘢痕。然而，由于一些目前尚未完全所知的原因，可以通过使干细胞转变成包括心肌及血管等来形成健康的心脏组织来协助心脏修复过程。最近，一些他处的医生报道了在心脏干细胞用于抑制心脏病发作后形成的不良瘢痕中有着广阔前景的早期结果。霍普金斯的研究人员提到：这一主宰干细胞命运的关键分子的发现可使我们在治疗心脏病患者中获得更加有效的疗法。

在一篇发表在《科学·信号转导》杂志在线版的研究中，研究团队报道一个称为p190RhoGAP的蛋白质分子决定了心肌干细胞的分化，成为促使他们形成血管或心肌形成的基础。研究团队的成员说道，他们可以通过改变这种蛋白质的水平来影响这些干细胞的分化结果。

“在生物学上，发现如此关键的调节物就像发现了一桶金子”，AndreLevchenko说到，作为生物医学工程教授及霍普金斯细胞工程研究机构的成员，他监督了这一研究工作。

杂志上该文的第一作者，作为博士后同僚的Kshitiz只使用他名字，他提到，“我们的发现极大地增强了我们对于干细胞生物学的理解，并且可开拓出控制心肌干细胞行为的一条新道路，在他们移植到患者体内前后都可以进行。这一发现可极大地改变干细胞疗法在心脏病患者中的使用方法。

今年早些时候，洛杉矶Cedars-Sinai医疗中心的一个医疗小组报道成功减少心脏病发作患者的瘢痕组织。该过程是先培养出患者自身的干细胞，再在实验室中培育成更多的此类干细胞，最后将他们输会患者体内。

使用来自患者自身的干细胞可避免经常发生于从异体移植组织时的排异反应。

Levchenko的团队希望在分子水平上弄清楚是什么引起了干细胞变成有用的心脏组织。如果研究人员能够解决这一难题，他们希望能够使洛杉矶的医生们经过改进，带来更好的效益。在他们研究期间，霍普金斯的团队成员猜想改变干细胞生长的表面是否可以影响干细胞的分化。研究人员惊奇地发现，在同心肌组织十分相似的表面上生长时，这些干细胞生长地更加迅速并分化为血管。而在生物学实验室中经常用的玻璃或橡胶盘中，生长远远没有如此旺盛。这一结果也提示在心脏中瘢痕组织形成可抑制干细胞自然对心脏的修复，因为瘢痕组织有全然不同的组织刚度进一步研究了干细胞分化。

霍普金斯的研究人员在发现p190RhoGAP蛋白表达降低时细胞生长增加。“它是这个过程的一种控制调节物”，Levchenko说道，“更令人惊奇的是，如果我们直接使该物质消失，我们将不再需要特定的于心脏匹配的表面。当这一控制性调节物消失后，即使在玻璃表面干细胞也开始分化成为血管。”

最后的惊喜发生在当团队决定提高p190RhoGAP的水平而不是直接使之消失的作法之时。“这一干细胞开始转变成心肌细胞，而不是血管”，Levchenko说，“这告诉我们这一令人惊奇的分子不只是血管形成的调节物，它也是决定心肌及血管是否能从同种细胞分化而来，即使这两种组织的类型是全然不同的。”

但是这一实验室发现在活体治疗中会有所作为吗？为使之明确，研究人员在设计出的与心肌细胞相配的表面上限制心肌细胞中p190RhoGAP的产生。在心脏病发作之后，有较少这种蛋白质表达的细胞更快地整合到血管网络中。而且，相较于之前的细胞生长的操作，这一次又更多移植的心脏细胞存活。Kshitiz说是因在特制的类似心脏表面培养激发了关键分子的调节作用，然后调节了细胞的下一步行为。

“这一种蛋白质可以控制细胞形态、如何变成血管细胞以及他们怎样开始形成血管网”，他说道，“要达到以上的繁多任务需要数百种其他的蛋白质的相互作用，这个过程在生物学中很少发生，这是有趣的奥妙等着我们来解决。这就像是适时进行的一场分子交响乐，每一个节拍都在另一个旋律开始前适时完成。