你怎么修复受伤的心脏?我们还不知道 - 但答案很可能在于心脏如何在一个细胞中逐渐形成胚胎。
在一项发表在Cell Stem Cell上的研究中，澳大利亚研究人员报告了迄今为止对人类干细胞如何变成心脏细胞的最深入研究。这项工作涉及测量数万个个体细胞在心脏发育阶段的基因活动变化。
结果：一种前所未有的资源，可能有助于我们找到未来修复心脏的方法。分子生物科学研究所(昆士兰大学)和加尔万医学研究所的研究人员发现了这一发现。问题：心脏无法自我修复
作为人类，我们有能力自我修复，但到目前为止，这只能在选定的组织中观察到，例如皮肤，肝脏，骨骼和四肢肌肉。与那些组织不同，心脏在损伤后没有自我修复的能力(例如心脏病发作)。这就是为什么心脏病是全球死亡的主要原因之一。
“正如我们所看到的那样，最大的挑战是发现新的方法和新的见解，帮助心脏自我修复，”来自IMB的Nathan Palpant博士解释说，他是新研究的共同领导者。
“我们认为心脏修复的答案几乎肯定在于理解心脏发育。如果我们能够掌握复杂的心脏编排方法，那么我们就能找到新的方法来帮助它在受到损害后重建。“
从干细胞中培养出“心脏”
为了探索人类心脏的发育，研究人员选择在实验室中模仿心脏如何在胚胎中发育。它们始于皮肤衍生的人多能干细胞(诱导多能干细胞)，能够在体内产生任何细胞类型。他们使用来自发育生物学发现的线索来指导细胞随着时间的推移进入心脏细胞(心肌细胞)。
追踪每个细胞的命运
研究人员接下来使用单细胞RNA测序的尖端技术来记录个体细胞在从干细胞到成熟心脏细胞的过程中如何变化。具体而言，单细胞测序在给定时间检测一个细胞内RNA'读数'的水平。RNA读数(或转录物)的拷贝越多，RNA转录的基因就越活跃。
因此，对于40,000个单独的心脏细胞中的每一个，他们测量了大约17,000个基因的活性 - 这基本上是在心脏中活跃的每个基因。
该研究揭示了与心脏细胞发育独特相关的基因活动模式，从而大大增加了我们对心脏如何自我建构的理解。
“心脏的发展就像一场错综复杂的舞蹈，”作为Garvan-Weizmann细胞基因组学中心负责人并与该研究共同领导的Joseph Powell教授(Garvan)说。
“每个细胞都经历了一系列复杂而微妙的变化。它们都是不同的，一个细胞的变化会影响其他细胞的活动。通过跟踪不同发育阶段的变化，我们可以了解大量心脏细胞的不同亚型如何被控制，以及它们如何协同工作以构建心脏。“
揭开'切换开关'，使心脏变得更大
利用这种关于心脏发育的新信息解决方案，该团队发现了一个新的发现，即称为HOPX的基因对于控制心脏如何变大是必不可少的 - 这一过程称为肥大。
HOPX的功能类似于切换开关，可控制心脏发育中的关键决策点：从“未成熟”(仍在分裂)的心脏细胞到不再分裂但更大且更成熟的心脏细胞的变化。这一发现将有助于研究人员更多地了解先天性心脏病(当心脏发育不当时)的过程，并可能为控制心脏再生提供新的策略。
一种更好的心脏细胞生长方式
HOPX研究结果还阐明了鼓励干细胞发育成成熟心脏细胞所需的条件。这项新知识将支持研究人员在实验室中准确可靠地培养成熟的心脏细胞，这将极大地有利于未来对心脏发育和疾病的研究。
心脏发育和修复的新视野
“我们可以开始更深入，更仔细地研究心脏如何发育，”Palpant博士说。“我们从这项工作中获得的信息使我们能够接受心血管疾病的新问题。”
标签：心脏发展
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