一旦發(fā)生損傷,人類機體的心臟就很難自我修復(fù),因此這就是治療人類心力衰竭的首要任務(wù),恢復(fù)心臟功能的一種方法就是重編程非心臟的體細胞,比如利用一組心臟轉(zhuǎn)錄因子將成纖維細胞重編程為心肌細胞;這或許就避免了使用干細胞作為中間體的需要,同時也避免了刺激現(xiàn)有心肌細胞的增殖,然而與胚胎的成纖維細胞相比,出生后和成體成纖維細胞的重編程效率往往較低,而且目前研究人員也并不清楚重編程機體老化細胞所帶來的挑戰(zhàn)。
近日,一項刊登在國際雜志Nature Communications上的研究報告中,來自筑波大學(xué)的科學(xué)家們通過研究利用一種高通量的篩選方法發(fā)現(xiàn),一種用來治療炎癥和風(fēng)濕性疾病的藥物—雙氯芬酸或許能對出生后和成體成纖維細胞進行心臟重編程(并非胚胎細胞),相關(guān)研究有望幫助重新定義機體細胞衰老的獨特障礙。
此前研究人員鑒別出的心臟重編程因子并不適合進行大規(guī)模篩選,研究者Taketaro Sadahiro說道,作為一種替代方法,我們開發(fā)出了一種先進的技術(shù)來對含有8400種化合物的化學(xué)文庫進行篩選,第一輪篩選中研究者就鑒別出了37種潛在的化合物,第二輪篩選后研究者確定了4種化合物,其中最具潛力的化合物就是雙氯芬酸,此前研究人員發(fā)現(xiàn),雙氯芬酸能通過抑制COX-2酶以劑量依賴性的方式來改善心臟的重編程,COX-2在出生后和成體的成纖維細胞中會高度表達,同時雙氯芬酸還能抑制宿主一系列信號分子,包括多種炎性介導(dǎo)子。
研究者發(fā)現(xiàn),在心臟重編程的早期階段雙氯芬酸就能發(fā)揮作用,相比TGF和Wnt抑制劑而言,其能快速高效地增加心肌細胞的產(chǎn)生,TGF和Wnt抑制劑能夠促進重編程作用。研究者Masaki Ieda說道,與炎癥在預(yù)防心臟重編程中的重要性相一致,我們的微陣列數(shù)據(jù)也表明,雙氯芬酸能夠下調(diào)成纖維細胞和炎癥基因的表達,并上調(diào)心臟基因的表達;因此雙氯芬酸主要會沉默成纖維細胞的特性,而這發(fā)生在細胞重編程為心肌細胞之前。
與COX-2一樣,相比胚胎的成纖維細胞而言,與炎癥和成纖維細胞相關(guān)的基因在出生后和成體細胞中會高度表達,這就表明,炎癥和纖維形成是心臟細胞重編程的年齡相關(guān)的障礙,本文研究結(jié)果對于后期科學(xué)家們開發(fā)新型療法為兒科和成年患者進行心臟細胞重編程至關(guān)重要。
原始出處:Naoto Muraoka, Kaori Nara, Fumiya Tamura, et al. Role of cyclooxygenase-2-mediated prostaglandin E2-prostaglandin E receptor 4 signaling in cardiac reprogramming. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-08626-y
原標題:Nat Commun:抗炎藥物雙氯芬酸或有望增強心肌細胞的重編程 修復(fù)損傷心臟的功能
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