從幹細胞中學習:幫助一個破碎的心修補自己

現代醫學的進步在過去30年拯救無數人免於心臟病發作。 然而,生存的一個結果是,更多的人——超過2300萬人——伴隨心臟衰竭——心臟不能泵出足夠的血液來供應身體的需要的雖——隱患活著。 心力衰竭是一種惡性循環:損傷心臟， 導致肌肉萎縮,從而導致進一步的損失。 然藥物可以暫時幫助改善心臟功能,從長遠來看它們經常失敗。 因此,問題仍然存在:如何永久修復心臟?

解決這個問題的一個方法涉及成人幹細胞引入到心臟， 希望它們再生或修復受損組織。 許多臨床試驗正在進行這個激動人心的想法的測試,但不幸的是,絕大多數的這些試驗沒有顯示病人有顯著的好處。

所以,如果成人幹細胞不能再生這失去的肌肉,那麼有其它東西可以嗎?成年人的心只有一半的肌肉,另一半是由支持細胞叫成纖維細胞,幫助修復傷口,破壞周圍形成疤痕組織。 在我的實驗室中,我們決定繼續使用心臟的細胞來逆轉心力衰竭的影響——我們想幫助一個破碎的心修復它自己。

在一系列開創性的研究,山中伸彌博士， 一位研究院高級研究員,識別可以轉換成纖維細胞為幹細胞的分子因素(稱為誘導性多功能幹細胞)。 這些新類型的幹細胞有能力轉化成其他類型的細胞,再生全身的創傷組織有巨大的前景。

使用改變一個細胞成為另一個細胞的概念,我的團隊一直在尋找新的方法來重新生成心臟細胞。 我們最近發現,通過引入三個基因,在胚胎心臟細胞中自然使用,我們可以在實驗室培養皿將成纖維細胞直接轉化為心肌細胞,完全跳過幹細胞階段,直接從成纖維細胞跳動的心臟細胞。 這是一個非常令人興奮的發現,因為這是第一次有人表明翻轉幾個關鍵開關,可以從一個不同的細胞類型創建一個功能性心臟細胞。

下一步更有前途的證明：當我們介紹這三個基因到活老鼠受損的心臟時,我們又能將成纖維細胞轉化成新的心臟細胞,而這些細胞幫助改善心臟功能,結合舊的細胞，

我們現在嘗試使用這種基因治療的方法再生更類似於人類的大型心臟,就像那些在豬身上發現的心臟一樣。 我們也追求基因療法作為治療病人的方法,試圖繞過引入基因的需要,而是使用一個雞尾酒藥物類分子來產生心臟細胞， 再生受損心臟。

這種方法最鼓舞人心的方面是,它可能提供永久恢復功能。 手術或藥物需要多次治療,通常攜帶額外的缺點,但創建新的心肌可能永遠持續下去。 如果這種類型的再生藥物可以在人類身上可行的話,那麼它可以徹底改變我們在未來如何治療心臟病的方法。

這種利用細胞在受損的地區補充失去的組織的模式不只是適用於心臟;它可能對體內的許多其他有支持細胞如成纖維細胞器官有用。 事實上,我們的發現的其他組織,開始將它們應用於脊髓損傷,大腦和聽力損失當中。

要記住,我們仍在本研究的早期階段,還有很多工作要做， 這是很重要的。 然而,我們好像找到了解決道路。

幹細胞提供很大的希望能治療多種疾病,但我們採取的策略是提供了一種替代方法來再生器官。 具體來說,我們應該望向改變我們自己的細胞來修復受損組織的巨大潛力;這將改變未來的醫學和將成為終極的個性化醫療。