成體細胞再程序化可直接轉變成為心肌細胞

利用重新程序化(reprogram)技術可以使成體細胞重新轉變成為誘導的多潛能幹細胞（iPS細胞）。而iPS細胞可以具有與已胚胎幹細胞相似的生物學特征。最近，舊金山格拉斯通心血管病研究所的研究人員,采用逆轉錄病毒介導的自體幹細胞重新程序化技術，建立了新一代促進心肌再生的方法。這種新方法是直接把自體細胞變成能搏動的心肌細胞，幫助受損心髒的組織再生。心髒病發作受損後，心髒本身幾乎沒有能力自我修複。在美國大約500多萬人患有心力衰竭，而每年大有隻有2,000個心髒可供做心髒移植，留下其餘的患者隻能局限於選擇其他對症治療方法。這項工作是將心髒中的結構細胞（也稱為成纖維細胞）通過重新程序化直接轉變成為可以搏動的心肌細胞。在這樣的操作過程中，他們發現了這樣的證據：無關的成體細胞能夠從一種細胞類型被重新程序化到另一種細胞類型，不必先經過所有的途徑恢複到一種原始幹細胞狀態。 

      研究人員起先用14個與心髒形成有重要關係的基因共同對成纖維細胞再程序化，發現可以使成纖維細胞成為心肌樣細胞。進一步的工作發現，采用三個基因組合（Gata4，Mef2c和Tbx5）就足以有效地將成纖維細胞轉變成為可以跳動的心肌細胞，並能啟動這些基因在心肌細胞中的表達。當將上述轉移三個基因的成纖維細胞移植到小鼠心髒一天後，這些成纖維細胞在跳動的心髒中轉變成為心肌樣細胞。

      研究者們已經用了20多年的時間試圖將非肌細胞轉換成為心肌細胞，而事實證明，隻需要正確的基因組合和恰當的DNA劑量就可以完成這個轉變。能夠將成纖維細胞再程序化成為心肌細胞有許多治療上的意義。因為在心髒裏有一半細胞是成纖維細胞，能夠調用已經存在於這個器官中庫存的細胞，轉變成為可以跳動的心髒細胞對於心髒組織再生具有極大意義。直接導入這些有確定生物學意義的基因進入心髒組織，創造新的心肌細胞，會避免需要注射幹細胞進入心髒的操作過程，以及所有與細胞治療方法有關的障礙或缺點。這項研究結果也提示，在個體的多種器官內的細胞，可能會被直接誘導成為所需要的細胞類型，可以在自體內修複相應的組織器官的缺陷。

      前段時期本領域的工作發現，通過使用4個基因，成體細胞能夠被重新程序化為誘導的多潛能幹細胞（iPS細胞）。iPS細胞和胚胎幹細胞一樣，可以轉化成為人體任何類型細胞。而本項研究中的直接細胞再程序化，不需要經曆重新幹細胞化的階段。從一種成體細胞類型直接轉換成為另一種類型，可消除某些幹細胞可能不適當發育形成腫瘤的風險，解決了有關iPS細胞幹細胞使用安全性的憂慮。盡管這種直接再程序化的方法比早期誘導的多潛能幹細胞方法有不同的優點，但仍需要做進一步的工作使其完善化，從而更接近於臨床治療的實際應用。目前，直接重新程序化的方法尚未用於人類細胞。而從應用的角度而言，能找到有效的小分子藥物來指令和啟動決定細胞命運的開關（即重新程序化），而不是轉基因的方式，仍然是所期望的研究方向。