根据多学科研究团队，通过利用人类干细胞可以产生作用于整个人类心脏外表面的细胞，即心外膜细胞。
“在2012年，我们发现，如果我们用一些化学物质作用于人类干细胞，所使用的这些化学物质会有序地激活和抑制Wnt信号通路，那么这些人体干细胞将会变成心肌肌细胞，”生物医学工程和生物学助理教授Xiaojun Lance Lian说道，他在宾夕法尼亚州从事此项研究。作为心壁三层膜的中间一层，心肌层是比较厚且富有肌力的部分，通过收缩来驱动血液全身流动。
▲源自人体干细胞的心脏祖细胞被进一步认为是心脏的外膜层或肌肉层的心肌细胞。（图片来源：Lance Lian，宾夕法尼亚州）
Wnt信号通路是一组由蛋白质构成的信号转导途径，通过细胞表面受体将信号传递到细胞中。
“我们需要为心脏祖细胞增加一些其他的信息，以便它们能够产出心外膜细胞，但在这项研究之前，我们并不知道所需的这些信息是什么，”Lian说道。“但我们现在了解到，如果我们再次激活干细胞的Wnt信号通路，我们可以重新驱使这些心脏祖细胞成为心外膜细胞，而不是心肌细胞。”
该研究组的结果发表于Nature Biomedical Engineering杂志上，这些研究结果让研究员们更进一步了解到整个心脏壁的再生。通过形态学评估和功能测定，研究人员发现生成的心外膜细胞与现有人体中的心外膜细胞相似，也与在实验室中产生的心外膜细胞相似。
“最后的一步是将心脏祖细胞转移到心内膜细胞（心脏的内层），我们正在这方面取得进展，”Lian说道。
该研究产生心外膜细胞的方法有助于临床应用，如对于患有心脏病的患者。根据疾病控制和预防中心，每43秒，美国就会有一人出现心脏病发作的情况。
“心脏病发作是由于血管阻塞，”Lian说。“这种堵塞会阻止营养物质和氧到达心肌，然后肌细胞死亡，这些肌细胞不能自我再生，所以会出现永久性损伤，这可以引发其他的问题。这些心外膜细胞可以移植到患者体内，并潜在地修复损伤的区域。”
在研究期间，研究员们将人类干细胞设计为reporter细胞，这意味着这些细胞只有当它们成为心外膜细胞时才会有荧光蛋白表达。
“我们使用不同的细胞信号分子作用于这些细胞上，我们发现当我们用Wnt信号激活剂作用于这些细胞时，有荧光显示，”Lian说。
他说，另一个发现是，除了产生心外膜细胞外，研究人员将细胞信号途径作用于这些心外膜细胞后，还可以使它们在实验室中增殖，所用的细胞信号途径可以转化生长因子β（TGF）抑制剂。
“在50天后，我们研究的细胞并没有显示出任何增殖下降的迹象，然而，在控制下没有TGFβ抑制剂的细胞增殖在第10天后开始平稳，”Lian说。
该研究小组将一起继续工作，来进一步研究心内膜细胞的再生。
“我们正在内膜层上取得进展，这将使我们能够再生整个心脏壁，可用于心脏治疗的组织工程，”Lian说。
参考：Researchers use stem cells to regenerate the external layer of a human heart
编译：Bernardo
编辑：xy
图片来源：东方IC
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