PNAS：人类能再生一个心脏吗？一项新研究提供新思路

作者：Dr.韦

一直以来，心脏再生都是一个热门的议题，利用实验室培养的干细胞再生猴子心脏，这类研究越来越多。近期，PANS杂志上的一项研究提供了再生心脏的一种新思路——调控基因之间的相互作用方式。

弗罗里达大学的科研人员Mark Martindale及其团队在追踪肌肉细胞的进化起源时，把目光放在了人们不太可能想到的领域：没有心脏和肌肉的动物基因。他们发现无心脏和无肌肉的海葵肠道中存在着构成人类和动物心脏的基因。

基因的“另类”交流，或是海葵再生能力的关键

海葵并不是一种简单的海洋生物，它具有超强的再生能力：当被切割成许多碎片时，每个碎片都会再生形成新的海葵。

为什么海葵拥有再生能力而人类却没有？在分析海葵“心脏基因”的功能时，研究人员发现这些基因具有不一样的相互作用方式，科学家们认为这可能有助于解释海葵再生能力的由来。

利用转录组学分析，他们发现在原肠胚形成时，β-连环蛋白（catenin）/ TCF信号通路和BMP2/4信号通路提供差分输入（differential inputs）到刺胞动物内中胚层的基因调控网络中（GRN）。令人惊讶的是，β-连环蛋白/ TCF信号和BMP2/4信号在基因调控网络中以相反的方式调控着同一个下游靶基因，导致了发育胚胎中细胞的时空差异。

人类心脏再生的新思路——调控基因的沟通方式

根据海葵“心脏基因”的相互作用方式，研究人员认为，调整人类基因的沟通方式，有助于推进心脏疾病治疗以及刺激再生愈合的潜力。如果能更多地了解产生心脏细胞的基因相互交流的逻辑，那么人类心肌再生是有可能的。

这些心脏基因在脊椎动物和果蝇中形成封闭循环，这就意味着一旦基因表达，它们就会告诉同伴一生都留在动物细胞中。换句话说，基因上形成锁定环的动物不能长出新的心脏或者行使这些细胞的其他功能。Martindale说，“这确保了心脏细胞始终保持在心脏细胞的状态，不能形成其他任何类型的细胞。”

但在海葵的胚胎中，封闭循环并不存在，这正表明了一种机制，也解释了为何海葵中表达心脏基因的肠道细胞可以转化成其他类型的细胞，这些细胞可用于受损身体部位的恢复。

这项研究也支持了以下观点：在大多数动物中发现的肌肉细胞均来自具有吸收和收缩特性的双肠组织。虽然海葵肠道组织看起来可能不像一个跳动的心脏，但它们能够缓慢地、有节奏地收缩蠕动，就像人体的消化系统。

随着研究的进一步开展，或许未来科学家们可以将肌肉细胞诱导再生成新的其他类型的细胞，包括心脏细胞。

参考资料：

http://www.pnas.org/content/early/2017/06/21/1701607114

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/06/170626190625.htm

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