肿瘤干细胞大牛PNAS解答长期争议:成人心脏不含干细胞

Hans Clevers领导的研究小组使用先进的分子和遗传技术,在心肌梗死之前和之后生成了所有分裂心脏细胞的细胞图谱。

生物通报道:在心肌梗塞(日常这称为心脏病发作)期间,部分心肌的血液供应被切断了,结果造成了部分心肌死亡。因为心脏是维持血液循环的中心泵,它供血不足会出现危及生命的情况。因此心血管疾病的流行是一个全球性的现象,目前这种疾病患病率不断增长,尚无有效的治疗方法解决心肌细胞损失这一关键问题,一些科学家们希望干细胞移植可以成为新的治疗方法。

但是二十年来,研究人员和临床医生一直在寻找心脏干细胞,这些干细胞应该存在于心肌中,可以在心肌梗塞后修复心肌。多个研究小组声称对心脏干细胞进行了鉴定,但这些说法都没有得到证实。此前的新闻譬如 “US governments halts heart stem-cell study”之类的都说明了心脏干细胞的存在及其对成人心脏的意义仍然存在争议。

为了解决这场争论,荷兰乌德勒支大学Hubrecht研究所,阿姆斯特丹大学医学中心,伦敦高等师范学院(ENS)等处的研究人员专注于分析小鼠心脏中是否具有干细胞最广泛和最直接的的细胞功能——细胞通过细胞分裂替代丢失组织的能力。在心脏中,这意味着在心脏病发作后任何能够产生新的心肌细胞的细胞都被称为心脏干细胞。

Hans Clevers领导的研究小组使用先进的分子和遗传技术,在心肌梗死之前和之后生成了所有分裂心脏细胞的细胞图谱

荷兰乌德勒支大学医学中心分子遗传学教授Hans Clevers现为荷兰皇家科学院院士,欧洲分子生物学组织EMBO会士。是Wnt信号转导通路、肠发育和相关癌症方面研究领域的顶尖专家(见备注)。

该研究表明,心脏损害后会发生许多类型的细胞分裂,但这些细胞都不能产生新的心肌。事实上,现在已经可以解释过去研究中的许多“错误线索”:以前称为心脏干细胞的细胞现在发现是血管或免疫细胞,但从未产生心肌。

因此,他们的结论是心脏干细胞不存在。换句话说,由于心脏病发作而丧失的心肌不能被替换。这一发现虽然令人失望,但解决了长期存在的争议。

研究人员也进行了二次观察,他们发现与心肌细胞混合的结缔组织细胞(也称为成纤维细胞)通过经历多次细胞分裂而对心肌梗塞作出显著反应。在这种情况下,它们会产生疤痕组织,取代丢失的心肌。

虽然这种瘢痕组织不含肌肉,因此对心脏的泵功能没有贡献,但纤维化瘢痕将梗塞区域“保持在一起”。这样当阻断瘢痕组织的形成时,小鼠会死于急性心脏破裂。因此,虽然瘢痕形成通常被视为心肌梗塞的负面结果,但作者指出了形成瘢痕组织以维持心脏完整性的重要性。

注:

1991至2002年,Hans Clevers是荷兰乌得勒支大学免疫学教授,2002年起Hans Clevers任该校分子遗传学方面的教授。2002至2012年,Hans Clevers主管荷兰Hubrecht研究所,从2012年开始成为荷兰皇家艺术与科学院主席,2014年当选为美国国家科学院院士。Hans Clevers是干细胞与癌症生物领域大师级的科学家,首次克隆了TCF1基因,并首次将此干细胞在肠内证实。Hans Clevers是生命科学突破奖、法国荣誉骑士勋章、荷兰狮子骑士勋章等荣誉获得者。在“干细胞在癌症发展过程中的作用”这一研究领域,他始终是一名领军人物。

(生物通:万纹)

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