Nature发布再生医学重要发现：自我补充的细胞

　　

生物通报道  来自德克萨斯大学西南医学中心的再生医学研究人员们，通过采用他们设计的一种新细胞谱系追踪技术发现了一种可补充成人心肌的细胞。这一重要的研究发现发布在6月22日的《自然》（Nature）杂志上。

成人心肌是由心肌细胞所构成。大多数的心肌细胞在心脏病发作或是其他重大的心肌损伤后都无法进行自我补充。德克萨斯大学西南医学中心的研究人员设计了一种新的细胞追踪技术，由此发现了一种在受到损伤后可以自我补充的细胞（延伸阅读：Cell挑战120年再生医学教条 ）。

论文的资深作者、Hamon再生科学与医学中心内科学助理教授Hesham Sadek博士说：“我们发现了可以再生出新心肌细胞的一种细胞。这种细胞看起来并不像是干细胞，而像是一种特化的心肌细胞，它可以完成大多数心肌细胞无法做到的事情——进行细胞分裂。”

在以往的研究中，德克萨斯大学西南医学中心的科学家们揭示出，心脏的高氧环境阻止了大多数的心肌细胞分裂。研究人员推断发生分裂的细胞因此必须是缺氧性细胞。随后他们设计了一种技术来鉴别和追踪缺氧性细胞。借助这一技术他们发现了心肌内的一些增殖细胞。

Sadek博士说：“数十年来，研究人员一直在设法寻找在成人心脏内生成新心肌细胞的特化细胞，我们认为我们已经找到这种细胞。”

“现在我们获得了一个研究目标。如果我们可以扩增这一细胞群，或是能够使其分裂出更多的细胞，那么我们就可以生成新的心肌细胞。这是这种细胞的自然能力，我们现在正致力利用这种能力在心脏受到损伤之时来生成新的心肌。”

研究人员发现，这些在缺氧微环境中增殖的细胞散布于心肌中。他们发现新细胞按每年0.3-1%的速率形成。

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德克萨斯大学西南医学中心内科学教授、心脏科主任Joseph Hill博士说：“从科学和方法学角度来看这都是一个令人兴奋的研究工作。Sadek博士的研究发现指出了心肌细胞中一个新的细胞周期控制机制，并为有可能再生——重建——病变心脏提供了依据。”

研究人员说，利用来发现这些再生细胞的命运绘图新技术是一个同样重要的研究进展，将被证明可用来区分其他器官和癌症中相似的再生细胞。

传统的命运绘图有点像生成细胞的家族树，是基于某个基因的表达来标记细胞。而这种方法不适用于主要在蛋白质水平而非在基因表达水平上受到调控的缺氧性细胞。转而，研究人员开发了一种基于缺氧反应蛋白HIF-1α的先进蛋白质追踪技术。研究人员构建出了一种特殊的遗传工程小鼠：让HIF-1α蛋白与另一种蛋白Cre重组酶融合在一起，可随后利用其来进行细胞标记。

“这一命运绘图方法是基于蛋白质的稳定性而非基因表达，是一个可用于在整个生物体中研究缺氧的重要工具。它可以鉴别出所有的缺氧性细胞，而不只是心肌细胞，因此对于研究所有器官，甚至癌症中的细胞转换有着广泛的影响，”Sadek博士说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Hypoxia fate mapping identifies cycling cardiomyocytes in the adult heart

Although the adult mammalian heart is incapable of meaningful functional recovery following substantial cardiomyocyte loss, it is now clear that modest cardiomyocyte turnover occurs in adult mouse and human hearts1, 2, mediated primarily by proliferation of pre-existing cardiomyocytes3, 4, 5. However, fate mapping of these cycling cardiomyocytes has not been possible thus far owing to the lack of identifiable genetic markers6. In several organs, stem or progenitor cells reside in relatively hypoxic microenvironments where the stabilization of the hypoxia-inducible factor 1 alpha (Hif-1α) subunit is critical for their maintenance and function……