研究人员解决干细胞心脏修复的主要障碍

华盛顿大学医学院的研究人员在西雅图有工程干细胞不产生危险的心律失常,并发症,迄今为止阻挠努力发展干细胞治疗受伤的心。

“我们发现我们必须解决,使这些细胞安全,”西尔维亚Marchiano说,实验室的博士后查克·默里在威斯康辛大学干细胞与再生医学研究所。Marchiano是一篇论文的主要作者描述周四公布的研究结果,在《华尔街日报》4月6日细胞干细胞。这项工作是与西雅图公司合作完成的萨那生物技术。

在以前的研究中,聪聪的团队使用心肌细胞创建的干细胞来修复心肌造成的损害心肌梗塞。这种类型的心脏病发生在心脏肌肉的血液循环受阻,从而导致心脏细胞死亡。心脏细胞不能再生,因此受影响的肌肉被瘢痕组织替代。这削弱了心脏和损害其泵血的能力。严重的破坏会导致心脏衰竭和死亡。

创建他们的治疗心脏细胞,西雅图的研究人员使用多能干细胞。不像成体干细胞有专门的成为特定的细胞类型,多能干细胞在体内可以成为任何类型的细胞。

从2012年到2018年西雅图团队成功多能干细胞注入受损的心脏墙壁创建新的肌肉来取代,失去了在梗死。在动物实验中,他们发现,移植细胞与心肌集成,击败其他同步的心脏细胞,改善心脏收缩。这些发现表明,干细胞疗法可能会被用来拯救受损心脏。

但是有一个主要的并发症。在周的移植早期,心中往往击败以危险的高速度。除非能找到一个方法来防止或抑制这个问题,干细胞不能成为一个安全的治疗心肌梗死和心力衰竭。

“我们的目标是创建工作收缩的细胞不会试图设置自己的节奏,”默里说。

在成熟的心,心率是由专门的起搏细胞。定期这些细胞产生电信号,从而诱导心脏细胞合同。

起搏器电池的电压周期来回从负(超极化)正(去极化的)。聪聪把它比作一个节拍器与积极的离子通过这些渠道让进出细胞。这个循环的复极化和去极化发生决定了心率。

然而在早期胚胎的心脏,这个系统,相对较少的细胞已经成为专门的起搏器其余变得静止细胞收缩,没有发展。所有的细胞心脏起搏器。聪聪和他的同事们怀疑道干细胞表现得像早期胚胎细胞生成信号混乱,导致危险的心律。

要找出是什么导致这些细胞的行为,研究人员使用了一种叫做RNA-sequencing找出哪些离子通道是由细胞在不同时间的成熟。排序显示,某些类型的离子通道出现在发展早期,然后消失随着细胞的成熟,而其他类型的离子通道出现在发展。像一个展开神秘,这给研究人员他们的嫌疑人名单。

确定哪些离子通道是罪魁祸首携带arrhythmia-causing目前,科学家们使用CRISPR-based基因组编辑系统地摧毁去极化的基因或基因激活再极化。这被证明是令人惊讶的复杂。他们推测,会有一个离子通道引起的心律失常,但没有一个单基因编辑了快速心律。然后研究人员进行了一次艰苦的过程执行“玩组合”的两倍和三倍基因编辑。十分的,这些编辑消除心律失常,和一些似乎使情况变得更糟。

最后,科学家们创造了一个干细胞系中三个去极化的基因被摧毁,一个再极化基因被激活。起了作用。从这些心肌细胞生成干细胞电静,像成人心脏肌肉,但他们简约当给定一个电信号模拟自然的起搏器。这些细胞研究人员称为“美杜莎”(修改电生理学的DNA理解和抑制心律失常)。美杜莎心肌细胞心中灌输,成长为成人细胞,电集成到心脏肌肉,和节奏与自然同步起搏,没有产生危险的心跳。默里说,这是心脏再生的必要条件。

聪聪警告说,额外的测试与工程细胞需要完成,但是,他补充说,“我认为我们已经克服的最大障碍再生人心。”