加州大学戴维斯分校的研究人员在胚胎干细胞中发现了成熟心脏细胞潜能的证据

在一项新的研究中，加州大学戴维斯分校的研究人员报告了第一个功能性证据，证明源自人类胚胎干细胞的心脏细胞表现出成熟成人心脏细胞最关键的特性之一，这是一个被称为兴奋-收缩耦合的重要生物学过程。

这一发现给了科学家们希望，有朝一日，这些细胞可以被诱导成为功能上有活力的细胞，安全地移植到终末期疾病患者的受损心脏，从而有可能避免心脏移植的必要性。目前，全美有近3000人在心脏移植名单上，其中加州有300多人。

加州大学戴维斯分校的研究科学家罗纳德·李(Ronald Li)和他的同事在他们的研究中写道，“功能性肌浆网对人类胚胎干细胞来源的心肌细胞的钙处理:驱动成熟的见解”，他们观察到细胞已经开始向心脏细胞的成熟过程。

这篇文章，可在干细胞表达，将发表在12月份的《干细胞》杂志上。

“以前的实验能够从人类胚胎干细胞中获得心脏细胞，”李说，他是加州大学戴维斯分校医学院的细胞生物学和人体解剖学副教授，也是该研究的高级作者，“但这些细胞总是太不成熟，无法用于任何治疗用途，实际上在动物模型中可能导致致命的心律失常。

现在，我们所能做的就是进一步推动人类胚胎干细胞的治疗潜力，最终它们可能在移植病例中被安全使用，并具有更高的疗效。”

心脏的主要功能是以高度协调的方式机械地把血液泵到全身。为了做到这一点，心脏细胞必须接收电信号并对这些信号做出反应。这种联系被称为兴奋-收缩耦合，它依赖于细胞在被称为肌浆网的内部细胞器(或所谓的“钙存储”)中移动钙离子的能力。

心力衰竭患者的细胞处理钙的能力会被破坏。为了让未来基于干细胞的疗法发挥作用，科学家们需要拥有表现出成熟兴奋-收缩耦合的心脏细胞。

到目前为止，研究源自人类胚胎干细胞的心脏细胞(也称为心肌细胞)的研究人员一直无法找到功能性钙储存的证据。Li发现蛋白质功能参与了这一偶联过程的早期阶段。他和他的同事们现在计划继续研究和设计钙处理特性，以增强心肌细胞的收缩特性，从而提高安全性和功能有效性。

在目前的研究中，李和他的同事们提取了人类胚胎干细胞，并将其培养，使其分化或发育成心脏细胞。一旦他们有了这些微小的、脉动的物质，研究人员就用少量的电流和化学物质(包括咖啡因)给细胞充电。然后，他们测量了细胞内钙含量的变化，并寻找已知参与兴奋-收缩耦合的蛋白质和细胞结构的存在。

Li和他的同事们首次发现了兴奋-收缩耦合功能钙存储的证据，他们还发现了7个关键蛋白质中的4个在细胞中处理钙以及功能性肌浆网中起关键作用。

加州大学戴维斯分校的研究人员使用了不同于以往研究中使用的细胞系，他们说这可能解释了为什么他们能够在研究中取得突破，而其他人没有。

加州大学戴维斯分校的研究小组还观察了发育不同阶段的少量细胞，使他们能够更准确地分析不同的种群亚群。作者说，细胞培养和实验条件的差异也可以解释在以前的努力中没有看到的结果。

根据Li的说法，不同的细胞系表现出不同的分化和成熟潜力，这一事实强调了开发新的和额外的干细胞系的必要性，以推进对患者潜在治疗方法的关键研究。