单基因注入可使心肌细胞化身“生物心脏起搏器”

2012-12-19

美国希达思西奈心脏研究所的科研人员通过注入单个Tbx18基因,对普通心脏细胞进行重新编程,使其成为了高度专业化的"生物起搏器".

美国希达思西奈心脏研究所的科研人员通过注入单个Tbx18基因，对普通心脏细胞进行重新编程，使其成为了高度专业化的“生物起搏器”。相关研究报告发表在当日的《自然·生物技术》杂志网络版上。

虽然之前的研究已制成原始的生物起搏器，但此次研究却首次展示了单个基因能直接将心肌细胞重编成专门的起搏细胞。新细胞能自发生成电脉冲，与天然起搏细胞无异。

起搏细胞产生的电活动，能够在规律的模式下蔓延至其他心脏细胞，形成有节奏的肌肉收缩。这些细胞一旦出错，心脏跳动就会出现不规律的现象。通常情况下，接受心脏手术的患者会将电子起搏器看作自身存活的唯一选择。而研究人员表示，成功构建生物起搏器是他们10年研究的大成，其可成为电子起搏器的替代选择。

心跳源于窦房结(SAN)，其位于右心房外膜上，起搏细胞也聚集于此。在100亿心脏细胞中，只有不到1万为起搏细胞，其也常被称为SAN细胞。研究人员使用设计过的病毒来携带单个Tbx18基因，这在胚胎起搏细胞的发展中发挥了重要作用。一旦经由Tbx18基因重新编程，就会形成新的起搏细胞，即诱导 SAN细胞或是iSAN细胞。无论是在细胞重编过程中还是基于豚鼠的应用，新细胞都呈现出所有天然起搏细胞应有的关键特征，并保持了与SAN类似的特性，即使是在Tbx18基因的效用褪尽之后。

此前研究生成的新的起搏细胞也能使心肌细胞自发舒张收缩，但改进过的细胞更接近普通肌肉细胞，而非起搏细胞。其他由胚胎干细胞获取起搏细胞的途径则存在着因污染形成癌细胞的风险。而最新的研究采取了十分简单的方式，就制成了与天然起搏细胞十分近似的起搏细胞，同时无需担心罹患癌症的风险。

如果之后的研究确认并支持对于起搏细胞的科研发现，科学家将通过把Tbx18基因注入病患心脏或先在实验室内制成起搏细胞，再将其植入病患心脏内两种方式开展治疗。但仍需进行额外的安全测试和效用检测，才能进入人体临床试验阶段。

单基因注入可使心肌细胞化身“生物心脏起搏器”

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