降低心脏细胞疗法的成本

心脏病是导致死亡的头号原因，患者迫切需要新的治疗方法。然而，这些新疗法依赖于对心脏细胞的研究，而心脏细胞并不容易获得。作为回应，许多科学家正在研究如何从iPS细胞等干细胞中生成心脏细胞。由武田- cira iPS细胞应用联合项目(T-CiRA)的研究人员领导的一项新研究表明，如何将单一的ERRγ激动剂或雌激素相关受体γ与iPS细胞混合，可以产生高质量的心肌细胞。这一发现有望降低未来心脏细胞研究的成本和人力。

干细胞研究最令人兴奋的临床应用之一是心治疗。在身体的所有细胞中，心脏细胞是最不具备再生能力的，为什么心脏病心脏损伤通常是永久性的。心脏移植和细胞疗法是唯一可行的治疗选择，但无论是完整的心脏还是心脏细胞都不容易获得。干细胞，尤其是iPS细胞，提供了一个解决方案。

然而，心脏细胞是由干细胞都不等于那些放在心里的。

该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，类似于胎儿的心脏细胞，而不是成人的。”

这种差异对寻找新药和新疗法具有重要意义。

心脏细胞的成熟取决于许多形态学和分子事件。科学家们经常依赖的一种蛋白质是肌钙蛋白I。

“在从胎儿到产后阶段的发育过渡期间，肌钙蛋白I经历了从TNNI1到TNNI3的异构体转换。这种变化伴随着心脏的电生理变化，”领导这项研究的CiRA副教授Yoshinori Yoshida说。“我们在将iPS细胞分化为心肌细胞时寻找这种开关。”

该研究表明，单一的ERRγ激动剂促进了由iPS细胞制成的心肌细胞的异构体开关和t小管的形成，t小管是成熟的关键结构指标。ERRγ是一种激素受体，可将小鼠细胞的代谢转化为氧化磷酸化但它在人类中的作用还不清楚，需要更多的研究。

随着心肌细胞向TNNI3转变所标志的结构和功能变化，心肌细胞在发育过程中发生代谢变化。在所有细胞中，ATP是通过糖酵解和氧化磷酸化两种方式之一产生的。在子宫里氧含量低，胎儿心肌细胞依赖于厌氧糖酵解。然而，有氧氧化磷酸化产生的ATP量要高得多，这是成人心肌细胞主要使用的ATP。

ERRγ激动剂支持这种代谢开关。

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。细胞周期是一个允许细胞复制的自然过程。心细胞然而，它们表现出细胞周期停滞，这就是为什么它们在损伤后不能再生的原因。

“我们的研究结果表明，ERRγ在心肌细胞成熟中起着重要作用。这一发现将有助于建立生产高质量心肌细胞的方案，用于疾病建模、药物发现和细胞治疗，”吉田说。