新研究表明干细胞可产生质量良好的心肌细胞

　　新的心脏治疗方法往往依赖于利用新的心脏细胞的研究，这是不容易获得的。作为回应，许多科学家正在研究从诸如iPS细胞这样的干细胞中产生心脏细胞的方法。由Takeda-CiRA iPS细胞应用联合计划(T-CiRA)的研究人员领导的一项新研究表明，将一种用于ERRγ或雌激素相关受体γ的激动剂与iPS细胞混合，可以产生质量良好的心肌细胞。这些发现有望降低未来心脏细胞研究的成本。
　　干细胞研究最令人兴奋的临床应用之一是心脏治疗。在身体的所有细胞中，心脏细胞是最不可能再生的，这就是为什么心脏病或者心脏损伤通常是永久性的。心脏移植和细胞治疗可能是唯一可行的治疗方案，但无论是整个心脏还是心脏细胞都不容易获得。特别是iPS干细胞，提供了一种解决方案。
　　然而，干细胞并不等同于心脏里的那些细胞。
　　这项研究的主要作者之一Kenji Miki博士解释说：＂我们可以将iPS细胞分化为心肌细胞，但这些细胞在结构和功能上都不成熟，就像胎儿中的心脏细胞，而不是成年人。＂
　　这种差异对于寻找新的药物和新的疗法有着重要的意义。
　　心脏细胞的成熟取决于许多形态学和分子事件。科学家经常依赖的一种是肌钙蛋白I（ troponin I ）。
　　负责这项研究的CiRA副教授Yoshinori Yoshida说：＂在从胎儿到出生后的发育过程中，肌钙蛋白I经历了从TNNI 1到TNNI3的异构体转换。这种变化伴随着心脏的电生理变化。＂＂当我们将iPS细胞分化为心肌细胞时，我们努力寻找这种转换。＂
　　研究表明，单一的ERRγ激动剂能促进iPS细胞形成的心肌细胞的异构体转换和T-小管的形成，这是一个重要的成熟结构指标。ERRγ是一种激素受体，它将小鼠细胞的新陈代谢转换为氧化磷酸化但是它在人类中的作用还不那么清楚，需要更多的研究。
　　随着向TNNI3过渡的结构和功能的改变，心肌细胞在发育过程中代谢发生变化。ATP是由两种途径之一在所有细胞中产生的，糖酵解和氧化磷酸化。在子宫里氧气水平低，胎儿心肌细胞依赖无氧糖酵解。然而，有氧氧化磷酸化所产生的ATP含量要高得多，这是成人心肌细胞主要使用的方法。
　　ERRγ激动剂支持这种代谢转换。
　　通过在激动剂中加入一种细胞周期的化学抑制剂，可以进一步促进成熟。细胞周期是一个自然的过程，允许心脏细胞复制。然而，显示细胞周期停止，这就是为什么他们不能在损伤后再生。
　　Yoshida  说：＂我们的发现表明，ERRγ对心肌细胞的成熟具有重要作用。这一发现将有助于建立高质量的心肌细胞生产协议，用于疾病建模、药物发现和细胞治疗。＂
　　更多内容：Kenji Miki et al, ERRγ enhances cardiac maturation with T-tubule formation in human iPSC-derived cardiomyocytes, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-23816-3