Technion科学家将患者的皮肤细胞转化为心肌细胞

以色列理工学院(Technion)的科学家们首次成功地从心力衰竭患者身上提取皮肤细胞，并对其进行重新编程，使其转化为健康的新心肌细胞，能够与现有的心脏组织结合。

这项发表在《欧洲心脏杂志》(European Heart Journal)网络版上的研究，开辟了用自己的人诱导多能干细胞(hiPSCs)治疗心力衰竭患者来修复受损心脏的前景。

由于重新编程的细胞将来自患者本身，这可以避免患者的免疫系统排斥“外来”细胞的问题。

然而，研究人员警告说，在以这种方式在人类身上使用hiPSCs之前，还有许多障碍需要克服，在临床试验开始之前可能至少需要5到10年的时间。

干细胞生物学和组织工程的最新进展使研究人员能够考虑用新细胞恢复和修复受损心肌的方法，但一个主要问题是缺乏良好的人类心肌细胞来源和免疫系统的排异反应问题。

最近的研究表明，从年轻人和健康人身上获得hiPSCs是可能的，而且它们能够转化为心脏细胞。

然而，还没有证据表明hiPSCs可以从老年和患病患者中获得。此外，到目前为止，研究人员还不能证明由hiPSCs产生的心脏细胞可以与现有的心脏组织结合。

领导这项研究的以色列技术以色列理工学院和位于海法的Rambam医学中心的Sohnis心脏电生理和再生医学研究实验室的医学(心脏病学)和生理学教授Lior Gepstein教授说:“我们研究的新颖和令人兴奋之处在于，我们已经证明，从一位患有晚期心力衰竭的老年患者身上提取皮肤细胞，并在实验室培养皿中培养出他自己的健康和年轻的跳动细胞，相当于他刚出生时心脏细胞的阶段。”

索尼斯研究实验室(Sohnis Research Laboratory)的博士生利摩尔·兹维-丹特西(Limor zvi - dantsis)、格普斯坦教授和他们的同事从两名男性心力衰竭患者(年龄分别为51岁和61岁)身上提取皮肤细胞，通过将三种基因或“转录因子”(Sox2、Klf4和Oct4)以及一种名为丙戊酸的小分子传递到细胞核，对这些细胞进行了重新编程。

至关重要的是，这种重组鸡尾酒不包括一种名为c-Myc的转录因子，这种转录因子被用于制造干细胞，但它是一种已知的致癌基因。

格普斯坦教授解释说:“在人类临床上使用hiPSCs的障碍之一是，细胞有可能失控发展成肿瘤。”“这种潜在的风险可能源于几个原因，包括致癌因子c-Myc，以及用于携带转录因子的病毒随机整合到细胞DNA中——这一过程被称为插入性致癌。”

研究人员还使用了另一种策略，即使用一种病毒将重编程信息传递到细胞核，但之后能够将其移除，以避免插入性肿瘤发生。

由此产生的hiPSCs能够分化为心肌细胞(心肌细胞)，就像从健康、年轻志愿者(作为本研究的对照组)中培养出来的hiPSCs一样有效。

然后，研究人员能够使心肌细胞发育成心肌组织，并将其与预先存在的心肌组织一起培养。

在24-48小时内，这些组织就会一起跳动。格普斯坦教授说:“这种组织的行为就像一个微小的微观心脏组织，每个跳动区域由大约1000个细胞组成。”

最后，新组织被移植到健康的大鼠心脏，研究人员发现，移植的组织开始与宿主组织中的细胞建立连接。

Gepstein教授说:“在这项研究中，我们首次证明了从心力衰竭患者中建立hiPSCs是可能的——他们代表了未来使用这些细胞的细胞治疗策略的目标患者群体——并诱导它们分化成可以与宿主心脏组织整合的心肌细胞。”

“我们希望hiPSCs来源的心肌细胞在移植到相同的患者体内后不会产生排斥反应。是否会出现这种情况，是积极调查的焦点。处理这个问题的障碍之一是，在这个阶段，我们只能将人类细胞移植到动物模型中，所以我们必须用免疫抑制药物治疗动物，这样细胞就不会产生排斥反应。”

在将这些结果转化为临床心力衰竭患者的治疗方法之前，还需要进行大量研究。“临床转译存在几个障碍，”格普斯坦教授表示。“这些包括:扩大规模以获得临床相关的细胞数量;开发移植策略，增加移植细胞的存活、成熟、整合和再生潜力;开发安全的程序，以消除致癌或影响正常心律的风险;进一步的动物试验;以及大量的行业资金，因为这可能是一项非常昂贵的努力。我认为，如果能克服这些问题，临床试验至少需要5到10年的时间。”

Gepstein教授和他的同事们将对这些领域进行进一步研究，包括评估在细胞治疗中使用hiPSCs，以及在各种动物模型中修复受损心脏的组织工程策略，研究遗传性心脏疾病，以及药物开发和测试。

《欧洲心脏杂志》主编Thomas教授Lüscher，苏黎世大学医院心脏病学教授兼主席，瑞士苏黎世大学生理研究所心血管研究主任，评论道:“《欧洲心脏杂志》很自豪地发表了这项令人兴奋的研究，它为再生医学的新方法打开了大门。”