人诱导多能干细胞来源的原始巨噬细胞条件培养基：心脏再生治疗的新希望

《Nature Communications》：Medium from human iPSC-derived primitive macrophages promotes adult cardiomyocyte proliferation and cardiac regeneration

心脏疾病常伴随心肌收缩组织不可逆损伤，现有治疗手段无法有效弥补心肌细胞损失。研究人员开展了人诱导多能干细胞来源的原始巨噬细胞（hiPMs）及其条件培养基（hiPM-cm）促进心脏再生的研究，发现 hiPM-cm 可促进成年心肌细胞增殖，改善心脏功能，为心脏疾病治疗提供新方向。

　　在全球范围内，心脏疾病如同高悬的达摩克利斯之剑，严重威胁着人类的健康。它不仅发病率高，还是导致死亡的主要原因之一。目前治疗心脏疾病的方法存在诸多局限性，比如药物治疗虽能缓解症状，却无法解决心肌细胞丢失这一根本问题；机械辅助装置和手术干预也只是起到姑息作用，无法实现心肌组织的再生。在这样的困境下，科研人员一直在寻找新的突破点，期望能找到一种 “再生” 策略，修复受损的心脏组织。

中国科学院动物研究所等机构的研究人员开展了一项极具创新性的研究，他们聚焦于人诱导多能干细胞（hiPSCs）来源的原始巨噬细胞（hiPMs）及其条件培养基（hiPM-cm），探究其对成年心肌细胞增殖和心脏再生的影响。研究发现，hiPM-cm 能够激活多条促增殖信号通路，显著促进成年心肌细胞的增殖，增强心脏再生能力，并改善缺血再灌注（I/R）损伤后成年小鼠心脏的收缩功能。这一成果发表在《Nature Communications》上，为心脏疾病的再生治疗带来了新的希望。

研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。通过优化细胞因子和生长因子组合，将 hiPSCs 定向分化为 hiPMs；采用蛋白质组学分析，鉴定出 hiPM-cm 中起关键作用的蛋白成分；利用 RNA 测序（RNA-seq）技术，探究相关信号通路的激活情况；在动物实验方面，构建小鼠心肌缺血再灌注损伤模型，并进行心脏功能评估等实验。

在研究结果部分：

1. hiPSC 来源的原始巨噬细胞的生成：研究人员通过优化细胞因子和生长因子的组合，成功将 hiPSCs 分化为 hiPMs。经实验验证，hiPMs 具有巨噬细胞的吞噬功能，且与其他来源的巨噬细胞相比，具有独特的基因表达谱，证实了其作为原始巨噬细胞的身份。
2. hiPMs 及其条件培养基促进人类心肌细胞增殖：在 2D 和 3D 培养系统中，hiPMs 与人类心肌细胞共培养，可显著促进心肌细胞增殖。进一步研究发现，hiPM-cm 同样具有促进心肌细胞增殖的能力，且该增殖作用伴随着心肌细胞代谢的改变，如糖酵解增加、氧化磷酸化和 ATP 生成减少等。
3. hiPM-cm 中蛋白质成分通过激活多条促增殖信号通路发挥作用：对 hiPM-cm 进行组分分析，发现其中相对大分子质量的蛋白质成分可促进心肌细胞增殖。通过蛋白质组学分析，鉴定出 9 种在 hiPM-cm 中显著富集的分泌蛋白，其中 5 种蛋白（C1QB、NRP1、PLTP、FUCA1 和 SERPING1）组合可部分模拟 hiPM-cm 的促增殖作用。转录组学分析表明，hiPM-cm 可激活 PI3K/AKT、JAK/STAT 和 MAPK 等促增殖信号通路，免疫印迹和抑制剂研究也证实了这些通路在 hiPM-cm 诱导的心肌细胞增殖中发挥重要作用。
4. hiPM-cm 促进成年小鼠心脏心肌细胞增殖：在成年小鼠体内实验中，向小鼠心脏注射 hiPM-cm 后，心脏重量与胫骨长度的比值增加，增殖标记物阳性的心肌细胞百分比显著上升，且这种增殖作用是通过激活 PI3K/AKT、JAK/STAT 和 MAPK 通路实现的，表明 hiPM-cm 能够有效促进成年小鼠心脏中心肌细胞的增殖。
5. hiPM-cm 增强小鼠心脏缺血再灌注后的心脏再生：在小鼠心肌缺血再灌注损伤模型中，注射 hiPM-cm 可降低血清中心肌损伤标志物 cTnT 的水平，减轻心脏肥大和纤维化程度，促进心肌细胞增殖，减小心肌细胞横截面积，表明 hiPM-cm 能够促进成年小鼠心脏在缺血再灌注后的再生。
6. hiPM-cm 改善小鼠心脏缺血再灌注后的心脏功能：通过超声心动图检测发现，注射 hiPM-cm 的小鼠在缺血再灌注后，左心室射血分数（LVEF）和缩短分数（LVFS）显著提高，左心室舒张末期内径（LVEDD）和收缩末期内径（LVESD）明显减小，且这种改善作用在 2 周、4 周和 12 周时依然显著。运动实验也表明，注射 hiPM-cm 的小鼠运动能力增强，心脏功能得到长期改善。

综上所述，该研究表明 hiPMs 和 hiPM-cm 在促进成年心肌细胞增殖和心脏再生方面具有显著效果。通过鉴定 hiPM-cm 中的关键蛋白成分和相关信号通路，揭示了其潜在的作用机制。这不仅为心脏疾病的再生治疗提供了新的策略和理论依据，也为未来开发更有效的心脏疾病治疗方法奠定了基础。尽管目前的研究主要集中在缺血再灌注诱导的急性心脏损伤，但 hiPM-cm 在其他心脏疾病模型中的应用潜力巨大，值得进一步深入研究。