近日，Cell Research雜志在線發(fā)表了健康科學(xué)研究所楊黃恬研究組題為“Highly efficient induction and long-term self-renewal of multipotent cardiovascular progenitors from human pluripotent stem cells under defined conditions”的研究論文，報(bào)道了從人類多能干細(xì)胞（human pluripotent stem cells, hPSCs），包括人胚胎干細(xì)胞和人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs），高效獲得多能心血管前體細(xì)胞的新突破。
hPSCs分化得到的多能心血管前體細(xì)胞（cardiovascular progenitor cells, CVPCs）對(duì)于藥物篩選、心肌再生及其心臟疾病與心臟早期發(fā)育生物學(xué)的研究均具有重要意義。然而，如何在無滋養(yǎng)層細(xì)胞、無血清條件下采用簡單的方法從hPSCs獲得質(zhì)量可控、高度富集的CVPCs以滿足基礎(chǔ)研究和醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化的需求是一未解決的難題。此外，人們對(duì)CVPCs的自我更新與分化機(jī)制仍知之甚少，目前還沒有方法在體外長期維持CVPCs的自我更新并保持其分化潛能。
博士研究生曹楠和梁賀等發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)基成分明確的條件下聯(lián)合加入BMP4 (bone morphogenetic protein 4)，ascorbic acid和glycogen synthase kinase-3 （GSK3)抑制劑CHIR99021(CHIR)可以高效地將未分化的hPSCs轉(zhuǎn)換成表達(dá)人多能心血管前體細(xì)胞標(biāo)志物MESP1、MEF2C、ISL1和SSEA1的CVPCs。并且通過對(duì)多個(gè)信號(hào)通路的系列篩選優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)上述誘導(dǎo)獲得的CVPCs可在含有GSK3抑制劑CHIR，BMP抑制劑dorsomorphin，以及Activin/Nodal抑制劑A83-01的培養(yǎng)基中長期穩(wěn)定地自我更新并保持多能心血管前體細(xì)胞特征。此外，在體畸胎瘤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)無論是新鮮轉(zhuǎn)化的還是長期擴(kuò)增后的CVPCs都不具有成瘤性，而對(duì)照的hPSCs均具有高度的成瘤性。在不同譜系分化條件下，新鮮轉(zhuǎn)化的或是長期擴(kuò)增后的CVPCs均具有向三個(gè)主要心血管譜系高效分化的能力，CVPCs誘導(dǎo)后可生成約80%-90%多的心肌細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞。該研究建立的系統(tǒng)為揭示人類心血管譜系特化過程中的分子機(jī)制和探討心臟疾病的發(fā)生機(jī)制提供了獨(dú)特的模型，并可為藥物測試與開發(fā)以及心臟細(xì)胞替代療法提供重要的無成瘤性的細(xì)胞來源。
該項(xiàng)研究得到了來自中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國家科技部、國家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目的資助。
