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上海药物所等实现全化学诱导成纤维细胞向心肌细胞的转分化

细胞间的转分化,也就是成体细胞不需要通过诱导多能干细胞(iPSC)阶段而直接转变为另一类成体细胞,并实现功能性修复,是再生医学研究的热点。以心脏为例,心肌细胞的死亡及功能缺陷造成的心力衰竭是猝死的主要原因。科学家一直尝试向受损的心脏移植由多能干细胞(包括胚胎干细胞及iPSC)分化而来的心肌前体细胞或心肌细胞来改善其功能。

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近期,科学家也发现利用转录因子的组合可以使心脏中的成纤维细胞向心肌细胞转分化,实现一定的修复。如能用小分子药物实现成体细胞向心肌细胞的转分化将对转分化技术的应用产生巨大的推动作用。


中国科学院上海药物研究所谢欣研究组一直致力于小分子化合物诱导体细胞重编程及转分化的研究,前不久报道了包含BrdU在内的小分子化合物组合可以实现全化学诱导iPSCs(Cell Research, doi: 10.1038/cr. 2015.96)。近期,该研究组又利用3-6个小分子化合物的组合成功实现了小鼠胚胎成纤维细胞向心肌细胞的转分化。


这些化学诱导获得的心肌样细胞(CiCMs)可以自动有节律收缩,表达心肌特异性的基因,并拥有心肌类似的电生理特征。谱系追踪实验也显示这些CiCMs确实起源于成纤维细胞。进一步实验显示成纤维细胞向CiCMs转分化过程中并没有通过iPSC阶段,而是经过了心肌前体样细胞这一阶段。这一研究为化学诱导心肌再生奠定基础,课题组将在此基础上尝试利用药物诱导体内心肌的转分化。


该研究于8月21日在线发表于《细胞研究》(Cell Research)。论文第一作者为同济大学博士研究生付艳宾、黄陈稳,及上海药物所筛选中心许新秀,该研究在研究员谢欣指导下完成。研究工作得到中科院干细胞先导专项、科技部重大科学研究计划及国家自然科学基金的支持,上海药物所研究员高召兵及中科院上海生命科学研究院健康科学研究所研究员杨黄恬在心肌细胞电生理研究方面提供了指导及支持。


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