成体细胞再程序化可直接转变成为心肌细胞可能应用于损伤心脏的修复治疗

利用重新程序化(reprogram)技术可以使成体细胞重新转变成为诱导的多潜能干细胞（iPS细胞）。而iPS细胞可以具有与已胚胎干细胞相似的生物学特征。最近，旧金山格拉斯通心血管病研究所的研究人员,采用逆转录病毒介导的自体干细胞重新程序化技术，建立了新一代促进心肌再生的方法。这种新方法是直接把自体细胞变成能搏动的心肌细胞，帮助受损心脏的组织再生。心脏病发作受损后，心脏本身几乎没有能力自我修复。在美国大约500多万人患有心力衰竭，而每年大有只有2,000个心脏可供做心脏移植，留下其余的患者只能局限于选择其他对症治疗方法。这项工作是将心脏中的结构细胞（也称为成纤维细胞）通过重新程序化直接转变成为可以搏动的心肌细胞。在这样的操作过程中，他们发现了这样的证据：无关的成体细胞能够从一种细胞类型被重新程序化到另一种细胞类型，不必先经过所有的途径恢复到一种原始干细胞状态。

      研究人员起先用14个与心脏形成有重要关系的基因共同对成纤维细胞再程序化，发现可以使成纤维细胞成为心肌样细胞。进一步的工作发现，采用三个基因组合（Gata4，Mef2c和Tbx5）就足以有效地将成纤维细胞转变成为可以跳动的心肌细胞，并能启动这些基因在心肌细胞中的表达。当将上述转移三个基因的成纤维细胞移植到小鼠心脏一天后，这些成纤维细胞在跳动的心脏中转变成为心肌样细胞。

      研究者们已经用了20多年的时间试图将非肌细胞转换成为心肌细胞，而事实证明，只需要正确的基因组合和恰当的DNA剂量就可以完成这个转变。能够将成纤维细胞再程序化成为心肌细胞有许多治疗上的意义。因为在心脏里有一半细胞是成纤维细胞，能够调用已经存在于这个器官中库存的细胞，转变成为可以跳动的心脏细胞对于心脏组织再生具有极大意义。直接导入这些有确定生物学意义的基因进入心脏组织，创造新的心肌细胞，会避免需要注射干细胞进入心脏的操作过程，以及所有与细胞治疗方法有关的障碍或缺点。这项研究结果也提示，在个体的多种器官内的细胞，可能会被直接诱导成为所需要的细胞类型，可以在自体内修复相应的组织器官的缺陷。

      前段时期本领域的工作发现，通过使用4个基因，成体细胞能够被重新程序化为诱导的多潜能干细胞（iPS细胞）。iPS细胞和胚胎干细胞一样，可以转化成为人体任何类型细胞。而本项研究中的直接细胞再程序化，不需要经历重新干细胞化的阶段。从一种成体细胞类型直接转换成为另一种类型，可消除某些干细胞可能不适当发育形成肿瘤的风险，解决了有关iPS细胞干细胞使用安全性的忧虑。尽管这种直接再程序化的方法比早期诱导的多潜能干细胞方法有不同的优点，但仍需要做进一步的工作使其完善化，从而更接近于临床治疗的实际应用。目前，直接重新程序化的方法尚未用于人类细胞。而从应用的角度而言，能找到有效的小分子药物来指令和启动决定细胞命运的开关（即重新程序化），而不是转基因的方式，仍然是所期望的研究方向。