RNA 结合蛋白 SAMD4A：调控心肌细胞分化的关键因子，为先天性心脏病研究带来新曙光

《Stem Cell Research & Therapy》：RNA-binding protein SAMD4A targets FGF2 to regulate cardiomyocyte lineage specification from human embryonic stem cells

为探究 RNA 结合蛋白（RBPs）在心肌发育中的作用，研究人员以 SAMD4A 为对象，发现其通过调控 FGF2 影响心肌细胞分化，对理解先天性心脏病发病机制意义重大。

　　在生命的奇妙旅程中，心脏作为最早形成且开始工作的功能性器官，其发育过程犹如一部精密而复杂的交响乐，受到众多因素的共同调控。然而，先天性心脏病（CHD）却如同不和谐的音符，打破了这部交响乐的美妙。它是全球范围内最常见的出生缺陷之一，每 100 个新生儿中就约有 1 个受其困扰。尽管现代医学在围产期护理方面取得了显著进展，但 CHD 依然是儿科先天性疾病患者的主要死因。目前，CHD 的发病机制尚未完全明晰，这也成为了医学领域亟待攻克的难题。

RNA 结合蛋白（RBPs）在心脏发育中扮演着重要角色，它们参与了心脏发育的多个关键阶段，包括心脏管的形成、心脏的发育以及成熟过程。同时，RBPs 在干细胞的多能性维持和分化过程中也发挥着关键作用，它们通过多种方式调控基因表达，如调节可变剪接、多聚腺苷酸化、RNA 修饰以及转录物的输出等。然而，大多数 RBPs 在心肌细胞分化过程中的具体功能和作用靶点仍不为人知。

同济大学的研究人员为了深入探究 RBPs 在心肌发育中的作用，将目光聚焦在了 SAMD4A 上。此前的研究发现，SAMD4A 在人类胚胎干细胞（hESCs）和小鼠胚胎干细胞（mESCs）分化为心肌细胞的过程中表达量逐渐增加，并且在人类心脏中，它特异性地表达于心室心肌细胞。此外，SAMD4A 在 CHD 患者中的表达显著降低。这些现象暗示着 SAMD4A 在心脏发育和 CHD 发病机制中可能具有重要作用。

研究人员通过一系列实验，构建了 SAMD4A 基因敲低（SAMD4A-KD）和过表达（SAMD4A-OE）的 hESCs 细胞系，利用多种实验技术深入探究 SAMD4A 在心肌细胞谱系分化中的作用机制。这些技术包括：利用 RNA 免疫沉淀（RIP）确定 SAMD4A 与靶 mRNA 的结合；通过 RNA 测序（RNA-seq）分析 SAMD4A 基因敲低对 hESCs 转录组的影响；运用基因集富集分析（GSEA）探究受影响的信号通路等。

研究结果显示，SAMD4A 在心肌细胞生成过程中表达逐渐增加，在胚胎干细胞和心肌细胞阶段表达较高，且在人类和小鼠心脏发育过程中均呈现高表达。通过对 CHD 患者心脏样本的单细胞 RNA 测序（snRNA-seq）分析发现，SAMD4A 在 CHD 相关的心肌细胞亚群中表达显著降低，这表明它可能在心脏发育早期发挥重要作用，并且与 CHD 的发病机制密切相关。

在功能研究方面，SAMD4A 基因敲低虽然对 hESCs 的多能性影响较小，但却显著抑制了 hESCs 的增殖，使细胞周期停滞在 G₂/M 期。同时，SAMD4A 基因敲低影响了干细胞的命运决定，抑制了中内胚层谱系的特化，促进了外胚层的分化，进而损害了心肌细胞的分化，导致心肌细胞特异性标记基因表达下调，心肌细胞分化效率降低，收缩功能受损。而 SAMD4A 过表达则促进了 hESCs 的增殖和心肌细胞的分化，使相关标记基因表达上调，心肌细胞的收缩功能增强。

进一步的机制研究表明，SAMD4A 通过靶向 FGF2 发挥作用。它能够特异性地结合 FGF2 的 mRNA，识别其中的 CNGG/CNGGN 基序，从而调节 FGF2 的翻译和 mRNA 稳定性。SAMD4A 过表达可增加 FGF2 的表达，而基因敲低则降低其表达。补充 FGF2 能够部分挽救 SAMD4A 基因敲低导致的 hESCs 增殖缺陷，而抑制 FGF2 则会消除 SAMD4A 过表达对 hESCs 增殖的促进作用。此外，研究还发现 FGF2 通过 FGFR2 受体发挥作用，激活 PI3K/AKT/mTOR 信号通路，进而调节 hESCs 的增殖和心肌细胞的分化。

综合研究结论和讨论部分，这项研究揭示了 SAMD4A 在心肌细胞谱系分化中的关键调控作用。SAMD4A 通过转录后调控 FGF2，激活 FGF2-FGFR2-PI3K/AKT/mTOR 信号轴，协调干细胞的增殖和谱系特化，对心脏发育和心肌细胞生成至关重要。这一发现不仅加深了人们对心脏发育分子机制的理解，更为先天性心脏病的研究提供了新的视角和潜在的治疗靶点。然而，该研究也存在一定的局限性，例如对 SAMD4A 在心肌细胞功能和成熟方面的作用研究还不够深入，体外实验与体内环境存在差异，其更多的作用靶点和精确机制仍有待进一步探索。未来，需要开展更多的研究来深入探讨 SAMD4A 在 CHD 中的作用，为 CHD 的治疗带来新的希望。该研究成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》杂志上，为生命科学和医学领域的相关研究提供了重要的参考。