西奈山領導的一個團隊開發(fā)了一種可重復且可擴展的方法來促進人類多能干細胞衍生的心肌細胞 (hPSC-CM) 的成熟 - 支持心肌收縮的細胞，在實驗室中由人類干細胞系產(chǎn)生 - 研究人員說將改進疾病建模、再生療法和藥物測試的方法。一項報告這一新方案的研究發(fā)表在 4 月 7 日的《細胞干細胞》雜志印刷版上。
西奈山研究人員調查了 hPSC-CM 中的多種代謝修飾。研究小組還確定了被稱為過氧化物酶體增殖物激活受體 delta (PPARd) 的蛋白質在誘導實驗室生成的心肌細胞中所謂的代謝開關中的作用。這種代謝轉換是心臟成熟過程的關鍵部分。
“這項工作將創(chuàng)造令人興奮的機會，通過結合發(fā)育生物學、轉錄組學、收縮測量和藥物測試的多學科方法進一步評估人類心臟生物學，”資深作者、發(fā)育細胞學副教授 Nicole C. Dubois 博士說西奈山伊坎醫(yī)學院的黑人家庭干細胞研究所和明迪奇兒童健康與發(fā)展研究所的再生生物學。“我們的研究結果為產(chǎn)生用于疾病建模和再生治療的成熟 hPSC-CMs 提供了一條新途徑。我們正朝著了解如何利用我們對人類發(fā)育的知識來改善對成熟人類細胞類型的訪問邁進了一步。”
在這項研究中，研究人員在體外激活了不同的信號通路，以復制生物體心臟發(fā)育過程中可能發(fā)生的代謝變化。他們發(fā)現(xiàn) PPARd 在實驗室環(huán)境中誘導從糖酵解到脂肪酸氧化的代謝轉變，從而影響心肌細胞是從葡萄糖還是脂肪酸中產(chǎn)生能量。雖然蛋白質過氧化物酶體增殖物激活受體 α (PPARa) 的信號傳導作用在心肌細胞中最為活躍，但研究人員表示，PPARd 信號傳導在有效激活基因調控網(wǎng)絡、增加心肌細胞的數(shù)量和組織方面具有單獨且重要的作用。參與能量生產(chǎn)的細胞器，并增強脂肪酸氧化過程。由 PPARd 調節(jié)的信號激活可以進一步增強心肌細胞的大小和組織，并提高收縮力，這是心臟成熟的所有標志。
研究小組還研究了乳酸暴露的影響，在沒有葡萄糖的情況下，心肌細胞能夠在乳酸上存活。這經(jīng)常用于豐富 hPSC-CM。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種方法可以誘導一種獨立的心臟成熟機制，并且當與 PPARd 結合使用時，它可以增強氧化代謝，從而可以從碳水化合物和脂肪酸中有效地產(chǎn)生能量。這項研究允許對心肌領域常用方案的長期影響進行詳細分析。
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