研究人员首次证明,通过RNA转换可直接将非心脏细胞(如脑细胞)转变为功能性的心脏细胞,这一突破为再生医学和心血管疾病治疗开辟了新途径。
在过去的十年中,科学家们一直致力于探索细胞身份重编程的可能性,以期在再生医学中利用患者自身的细胞修复受损组织。心脏细胞因其在心肌梗死等疾病中的潜在治疗价值而成为研究热点。近日,美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究团队在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表了一项开创性研究,首次证实通过信使RNA(mRNA)转换,可以将星形胶质细胞(一种脑细胞)和成纤维细胞(皮肤细胞)直接转变为心肌细胞,无需经过多能干细胞中间阶段。
该方法的核心理念基于细胞特征由mRNA决定。研究人员从心脏细胞中提取mRNA,并通过脂质转染技术将其导入宿主细胞(如星形胶质细胞或成纤维细胞)。这些外源性mRNA在宿主细胞质中翻译产生心脏特异性蛋白,进而调控宿主细胞核中的基因表达,开启心脏相关基因,最终使宿主细胞获得心脏细胞的形态、免疫学特性和电生理特性。这一过程被称为“转录组诱导表型重建”(Transcriptome-Induced Phenotype Remodeling, TIPeR)。
与传统的诱导多能干细胞(iPSC)技术不同,TIPeR无需将细胞去分化至多能状态,而是直接实现细胞类型的转换,效率更高且可能降低致瘤风险。研究团队通过单细胞微阵列分析、免疫染色和电生理记录等手段,验证了转化后的细胞表达心脏特异性标志物(如cTnT、α-actinin),并表现出类似心肌细胞的搏动和动作电位。
这项技术的潜在应用包括:从患者自身获取非心脏细胞(如皮肤成纤维细胞),在体外将其重编程为心肌细胞,再移植回受损心脏以修复梗死区域。此外,TIPeR方法还可用于药物筛选和疾病模型构建。然而,该技术目前仍处于基础研究阶段,距离临床应用还需解决移植后细胞存活、整合及长期安全性等问题。
总之,TIPeR技术为细胞重编程提供了新范式,有望推动心血管疾病再生治疗的发展。