当前位置: 主页 > 医药健康 > 前沿医学 > 医学进展

美国科学家利用癌细胞增生能力修复小鼠受损心脏

2015-08-19 17:06 未知 科技日报 阅读 0
核心摘要: 美国科学家利用癌细胞增生能力修复小鼠受损心脏。研究发现,通过过度表达原癌基因PIM1,可增强心脏祖细胞的分裂能力并抑制细胞死亡,从而逆转心脏衰老。该技术在小鼠和人类细胞中均有效,有望开发出新的心脏再生疗法,避免癌症风险。

在某种意义上,修复衰老性心脏损伤与对抗癌症是一个对立的问题:心脏细胞自身再生及产生新细胞的能力随衰老而下降,它们失去了曾经擅长的分裂能力;而癌细胞则走向另一个极端,过度分裂形成肿瘤。

心脏对癌症有特别的抵抗力。“你什么时候听说过有人得心脏癌?这几乎是闻所未闻的事情。”美国圣地亚哥州立大学心脏研究所首席研究科学家马克·萨斯曼说。萨斯曼最近荣获美国心脏协会基础心血管科学分部评选的“年度杰出成就奖”。他表示,从进化角度看,这并不令人吃惊。如果心脏细胞在分裂期间发生重大转录错误,心脏就会停止跳动,因此心脏细胞在增生时极其小心。然而,这种极度小心也导致心脏病成为棘手问题。随着时间推移,细胞逐渐耗尽精力,修复自身和产生新生替代细胞的能力日益衰退。当人们步入老年,开始经历衰老性心脏病的症状时,就是心脏细胞在“抱怨”它已不能很好地分裂出新细胞了。

新技术走上危险的平衡木。萨斯曼说:“细胞衰老和致癌风险之间有一个危险的平衡。”如果利用生物技术来走这根平衡木,会怎样?他们利用有癌变倾向的细胞的超强增生和生存能力,让心脏祖细胞恢复青春活力。心脏祖细胞是一类罕见的干细胞,会不定期地复制新的心脏细胞。能否让这种细胞再次分裂而不形成肿瘤呢?这正是萨斯曼研究小组的目标之一。

萨斯曼和同事在《生物化学》杂志上发表论文称,他们探索了如何利用一种名为Pim的酶。已知这种酶与特定类型的癌细胞生长有关。他们在小鼠的心脏祖细胞中过度表达Pim,结果发现,在健康细胞中,Pim有助于促进染色体分裂,这是细胞分裂过程中的关键一步。编码产生这种酶的基因PIM1被认为是一种原癌基因,即该基因本身不会引起癌变,但当它与另一种基因Myc组合时,可能形成肿瘤。幸运的是,Pim/Myc组合在心脏祖细胞中不是问题,这意味着可以让细胞过度表达PIM1基因而不会引发癌症风险。

这正是萨斯曼小组所做的研究。他们修改了小鼠的心脏祖细胞,使其在细胞内特定位置过度表达PIM1基因。他们用更多的关键Pim酶瞄准这些特定位置,希望这样能帮助心脏抵抗衰老。结果确实起了作用:与对照组相比,过度表达PIM1基因的小鼠活得更长,并表现出更强的细胞增生能力。有趣的是,根据细胞内基因被过度表达的位置不同,所产生的作用效果也不同。如果让PIM1基因在祖细胞的细胞核位置过度表达,新细胞增生的情况增加;如果在细胞另一位置(如线粒体)过度表达基因,酶会抑制细胞的天然自毁信号,使它们活得更长久。也就是说,一种技术能增强细胞分裂,而另一种让它回避细胞死亡。对人类而言,根据个人情况,这一种或两种效果都可能帮助其心脏细胞恢复到更年轻、更健康的状态。

新技术对人类细胞也有效。萨斯曼和同事在人体组织中也重复了这一试验,组织样本来自心脏病患者,靠心室辅助装置泵血维持生存。目前,研究小组正在努力争取资金以进行人体临床实验。他们会采集病人自身的心脏祖细胞,修改它们以过度表达PIM1基因,然后再放回病人心脏,希望这些细胞能恢复活力,并刺激其心脏组织修复自身。萨斯曼说:“我们正尝试着把时钟拨回去,拨到细胞再生能力更强的时候。通过掌握Pim酶怎样以及在哪里影响了这些细胞,我们能开发出特定的Pim分子,给人们带来心脏年轻的好处而避免患癌的风险。”

    发表评论