若以一分鐘80次計(jì)算，你的心臟每天跳動(dòng)115200次；如果活到80歲，心臟的跳動(dòng)次數(shù)將超過30億次！

心臟非凡的跳動(dòng)能力離不開自發(fā)搏動(dòng)的心肌細(xì)胞。然而，心肌又是人體內(nèi)再生能力最差的組織之一。當(dāng)心臟病發(fā)作，也就是出現(xiàn)心肌梗死，很難再出現(xiàn)新的健康心肌，心臟只會(huì)形成疤痕。

人們一度寄希望于在心臟中尋找可再生心肌的干細(xì)胞。遺憾的是，至今尚未沒有成功。去年，心肌干細(xì)胞領(lǐng)域著名的Piero Anversa教授被大規(guī)模撤稿，其所聲稱的心肌干細(xì)胞并不存在，讓心肌再生領(lǐng)域蒙上了一層陰影。

但其他科學(xué)家沒有放棄為心臟修復(fù)尋找新的細(xì)胞療法。在最新一期《美國科學(xué)院院刊》上，美國西奈山醫(yī)院的心血管研究人員報(bào)告，他們發(fā)現(xiàn)了一類胚胎來源的干細(xì)胞，可以讓心肌梗死的成年小鼠再生健康心肌細(xì)胞，為促進(jìn)心臟修復(fù)以及其他器官再生提出了潛在方法。

西奈山醫(yī)院在全美的心臟病學(xué)/心臟外科排在前十，領(lǐng)銜該研究的是西奈山Icahn醫(yī)學(xué)院心血管再生醫(yī)學(xué)中心主任Hina Chaudhry博士。她的研究團(tuán)隊(duì)過去在小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，懷孕母鼠發(fā)生心力衰竭后，來自胎盤的混合細(xì)胞會(huì)自然地遷移到母鼠心臟的受損部位，并向心臟細(xì)胞分化。

看到這個(gè)現(xiàn)象后，研究者繼續(xù)探索，在這群混合的胚胎干細(xì)胞中，究竟哪種類型的細(xì)胞能使心臟細(xì)胞再生。

干細(xì)胞標(biāo)志物的分析讓他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)意外的結(jié)果。在母體的受損心臟，來自胎盤的混合干細(xì)胞中，有近40%的細(xì)胞表達(dá)一類被稱為Cdx2的蛋白標(biāo)志物。之所以意外，是因?yàn)镃dx2作為轉(zhuǎn)錄因子，過去一直被認(rèn)為只在胚胎發(fā)育早期負(fù)責(zé)調(diào)控胎盤的形成。

然而，研究人員從妊娠末期胎盤分離出這類Cdx2細(xì)胞，經(jīng)過體外培養(yǎng)，卻在培養(yǎng)皿中分化出了血管細(xì)胞和可以自發(fā)跳動(dòng)的心肌細(xì)胞。“過去從來沒有證據(jù)顯示這種細(xì)胞會(huì)有器官再生的能力，這一點(diǎn)實(shí)在令人激動(dòng)。” Chaudhry博士說。

為驗(yàn)證Cdx2細(xì)胞在體內(nèi)的心臟再生能力，科學(xué)家們設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他們在三組雄性小鼠中誘導(dǎo)心肌梗死，通過靜脈注射的方式，其中一組接受了來自胎盤的Cdx2干細(xì)胞治療，一組接受了不表達(dá)Cdx2的胎盤細(xì)胞治療，第三組接受生理鹽水作為對照。

▲靜脈注入Cdx2細(xì)胞，可以讓心肌梗死的小鼠得到心肌修復(fù)（圖片來源：PNAS）

在這些小鼠心梗發(fā)作后的第一時(shí)間，以及接受治療的三個(gè)月后，研究人員分別用核磁共振成像檢查了它們的心臟。結(jié)果顯示，接受Cdx2干細(xì)胞治療的小鼠，每一個(gè)的心臟都出現(xiàn)了新生的健康組織，左心室功能得到持續(xù)增強(qiáng)。相反，另外兩組小鼠出現(xiàn)心力衰竭，心臟沒有再生的跡象。

追蹤帶有熒光標(biāo)記的Cdx2細(xì)胞，他們觀察到，那些細(xì)胞在三個(gè)月后直接遷移到了心臟受損處，并且分化形成了新的血管和心肌細(xì)胞。

有意思的是，對這些Cdx2干細(xì)胞的免疫轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組分析顯示，引發(fā)免疫反應(yīng)所需的標(biāo)志物表達(dá)量低，而且有獨(dú)特的蛋白質(zhì)來促進(jìn)它們的免疫調(diào)節(jié)。也就是說，Cdx2細(xì)胞進(jìn)入母體后能夠逃避免疫監(jiān)視，這對于利用Cdx2細(xì)胞進(jìn)行異體細(xì)胞治療來說至關(guān)重要。

“它們就像一群充滿能量的干細(xì)胞，可以瞄準(zhǔn)受傷的部位，并通過循環(huán)系統(tǒng)直接到達(dá)那里，并且還能避免宿主免疫系統(tǒng)的排斥反應(yīng)。”Chaudhry博士說.

鑒于我們已經(jīng)可以從人類足月胎盤中分離Cdx2細(xì)胞，且胎盤通常在胎兒出生后就被認(rèn)為是可丟棄的無用之物、相對沒有獲取細(xì)胞來源的倫理學(xué)擔(dān)憂，研究者希望將來在此次發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出修復(fù)人類心臟的細(xì)胞療法。

參考資料：

[1] Sangeetha Vadakke-Madathil et al., (2019) Multipotent fetal-derived Cdx2 cells from placenta regenerate the heart. Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America. DOI: 10.1073/pnas.1811827116

[2] Mount Sinai discovers placental stem cells that can regenerate heart after heart attack. Retrieved May 21, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-05/tmsh-msd051719.php

[3] Kara RJ, et al. (2012) Fetal cells traffic to injured maternal myocardium and undergo cardiac differentiation. Circ Res 110:82–93