新研究使研究人员可以从干细胞中更有效地形成人类心脏细胞

实验室成长的人类心脏细胞为理解和治疗心脏病提供了强大的工具。但是，从多能干细胞中产生人心脏细胞的方法并不是最佳的。幸运的是，威斯康星大学 - 麦迪逊大学干细胞和再生医学中心的一项新研究正在提供关键的见解，这将有助于研究人员从干细胞中生长心脏细胞。

这项研究，最近发表在Elife，研究细胞外基质（ECM）蛋白在人类心脏细胞产生中的作用多能干细胞（HPSC）。ECM填充细胞之间的空间，提供结构支持并调节组织和器官的形成。有了更好地了解ECM及其对心脏发育的影响，研究人员将能够更有效地发展为心肌细胞（称为心肌细胞），这可能对心脏修复，再生和细胞疗法有用。

干细胞和再生医学中心的高级科学家Jianhua Zhang说：“ ECM如何影响HPSC-核心细胞的产生。”“我们越了解可溶性因素以及ECM蛋白如何在细胞培养和分化中起作用，我们就越接近目标。”

像张等研究人员一直在寻求改善HPSC的分化为心肌细胞，或者采用HPSC的能力，这些能力可以无限期地在文化中自我更新，同时保持几乎成为人体中任何细胞类型的能力并将其变成心肌肌肉细胞。为了研究ECM在促进HPSC的这种心脏分化中的作用，张测试了各种蛋白质，以查看它们如何影响干细胞生长和分化（特别是ECM蛋白），包括层粘连蛋白-1111111，laminin-521，纤维蛋白纤维蛋白和胶原蛋白。

张说：“我们的研究表明，ECM蛋白在HPSC粘附，生长和心脏分化中起着重要作用。纤连蛋白起着至关重要的作用，在HPSC心脏分化中是必不可少的。”“通过了解ECM的作用，这项研究将有助于开发更强大的方法和协议，以生成HPSC-CMS。此外，这项研究不仅有助于该领域的心脏分化，而且还有助于其他谱系分化。”

尽管这项新研究为心脏细胞发育提供了重要的见解，但它建立在2012年的Zhang LED上，该研究研究了开发干细胞心脏分化的最有效方法。

张说：“这项研究实际上是我们为HPSC有效的心脏分化而开发的基质三明治方法的后续论文。”“为了培养干细胞，我们需要在板的底部有一个ECM层。否则，干细胞不会附着在板上。然后，我们将在生长的干细胞的顶部添加另一层ECM，我们发现这有助于促进最有效的差异化。”

虽然很明显，这种分层或三明治更有效地和可重复地分化了HPSC-核腺膜肌细胞，但研究人员并未完全理解原因。这项新研究解释了为什么ECM层至关重要，并将纤连蛋白鉴定为HPSC-核腺癌细胞发展中的关键ECM蛋白。

张解释说：“这项研究中最令人兴奋的部分是我了解为什么基质三明治方法起作用。我们能够鉴定纤连蛋白及其整合素受体以及本研究中的下游信号通路。”“通过更好地了解ECM在干细胞生长和心脏分化中的作用，我们现在希望研究纤连蛋白和其他ECM蛋白在促进HPSC-核腺癌细胞移植中的细胞治疗中的作用。”

下一步可以帮助研究人员意识到使用HPSC核心细胞进行疾病建模，药物筛查，心脏再生和细胞疗法的全部潜力。这对于张开始从事心血管研究的工作非常有意义。

“当我开始与干细胞和心脏研究感兴趣时干细胞并看到他们变成心细胞张说：“在显微镜下跳动细胞培养皿。这真是太神奇了。我越来越致力于这项研究，我确实可以看到使用干细胞技术治愈疾病并改善我们的健康的潜力。”

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