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作者：Ashley
導讀：心力衰竭仍然是心臟病死亡的主要原因，近期研究以細胞重程式設計作為心力衰竭治療的創新方法。細胞重程式設計背後的想法是透過誘導瘢痕組織（主要由成纖維細胞組成）來指導心臟自我癒合，從而轉變為功能性心肌。成纖維細胞重程式設計提供了心肌再生的潛力，近期研究中探索了一種利用內皮細胞可塑性提高重程式設計效率的新策略。
不久前，把一個面板細胞轉化成肌肉細胞的想法還是不可想象的。然而，大約10年前，革命性的研究表明，確實有可能將分化的成體細胞重程式設計為完全能夠執行新功能的其他型別。
細胞重程式設計是貝勒醫學院Michael E. DeBakey外科系主任和教授Todd Rosengart博士實驗室的主要興趣，他的研究重點是尋找心力衰竭的創新治療方法。相關研究發表在《Scientific Reports》雜誌上，題為“Fibroblast transition to an endothelial “trans” state improves cell reprogramming efficiency”。
貝勒分子和細胞生物學教授、DeBakey-Bard外科學主席Rosengart說：“心力衰竭仍然是心臟病死亡的主要原因，近500萬美國人可能會發展為晚期充血性心力衰竭，目前心臟移植或機械迴圈支援植入是終末期心臟病患者的唯一選擇。然而，這些選擇是有限的。我們需要改進如何治療這種毀滅性疾病。”
心臟病發作後，死亡的心肌部分不會再生為新的心臟組織；相反，它們會被一個不會幫助心臟跳動的瘢痕所取代。德克薩斯州心臟研究所心臟和血管疾病教授Rosengart說：“細胞重程式設計背後的想法是透過誘導瘢痕組織（主要由成纖維細胞組成）來指導心臟自我癒合，從而轉變為功能性心肌。”
研究人員成功地將來自小動物的成纖維細胞重程式設計為心肌，心臟功能得到了極大的改善。挑戰一直在於將這種技術應用於人類細胞——人類成纖維細胞對重程式設計的抵抗力更強。在這項研究中，Rosengart和他的同事們探索了一種增強人成纖維細胞重程式設計效率的新策略。
共同第一作者、貝勒外科學副教授Megumi Mathison博士說：“雖然人類成纖維細胞抵抗被重程式設計，但內皮細胞，即那些排列在血管上的細胞更靈活——它們具有自然轉分化或轉變為其他細胞的能力，這讓我們產生了利用這種內皮細胞可塑性來提高重程式設計效率的想法。”
研究人員的想法是首先誘導成纖維細胞轉變為內皮細胞樣狀態，然後用他們的重程式設計雞尾酒療法治療這些細胞，指導它們轉變為心肌細胞。他們的預期是過渡到內皮細胞樣細胞（一種比成纖維細胞更容易重程式設計的細胞型別）將促進心肌的預期變化。
Mathison說：“我們很高興看到我們的方法在人和大鼠成纖維細胞中都顯著增強了重程式設計效率。之前，直接從成纖維細胞誘導心肌細胞的效率只有3%。透過我們的新方法，效率提高了5倍。成纖維細胞在實驗室中轉變為心肌細胞大約需要2-3周的時間。看到重程式設計細胞與周圍的心肌細胞同步收縮是令人興奮的。”
研究人員用大鼠模型的實驗結果表明，他們的新策略可以將大的瘢痕組織恢復為工作肌肉，這支援繼續他們的研究將這一程式引入臨床。
Rosengart說：“儘管還需要更多的研究，但我們預計這種新型方法可以成為下一代生物療法的一部分。在未來的情況下，充血性心力衰竭患者將來到醫院的導管室，導管室有診斷成像裝置，幫助外科醫生在執行程式時視覺化心腔和周圍血管。在這種裝置的幫助下，外科醫生將促進成纖維細胞向內皮細胞和心肌細胞過渡的因子直接注入心臟。後續工作將監測手術的進展。”
這項工作與貝勒醫學院在20世紀50年代和60年代由Michael E. DeBakey博士和Denton A. Cooley博士首創的人工心臟和心臟移植史上所發揮的突出作用密切相關。
Rosengart說：“多年前，Cooley博士對我說，關於接下來幫助心力衰竭患者所需的程式，Todd，你必須做一些戲劇性的事情。對我來說，細胞重程式設計是21世紀對這一要求的回答。”
這項工作的其他貢獻者包括Deepthi Sanagasetti、Vivek P. Singh、Aarthi Pugazenthi、Jaya Pratap Pinnamaneni、Christopher T. Ryan和Jianchang Yang，均來自貝勒醫學院。
參考資料：
https://medicalxpress.com/news/2022-01-approach-cell-reprogramming-therapy-heart-failure.html
注：本文旨在介紹醫學研究進展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導，請至正規醫院就診。
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