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加州大学圣地亚哥分校揭示心脏起搏细胞发育调控的新机制

加州大学圣地亚哥分校揭示心脏起搏细胞发育调控的新机制2019年8月8日,美国加州大学圣地亚哥分校的任洁博士,在Neil C. Chi教授的指导下在Developmental Cell杂志上在线发表了题为Canonical Wnt5b Sig

加州大学圣地亚哥分校揭示心脏起搏细胞发育调控的新机制

2019年8月8日,美国加州大学圣地亚哥分校的任洁博士,在Neil C. Chi教授的指导下在Developmental Cell杂志上在线发表了题为Canonical Wnt5b Signaling Directs Outlying Nkx2.5+ Mesoderm into Pacemaker Cardiomyocytes的研究论文。文章首次揭示了心脏起搏细胞发育调控的一种新机制,并成功将该机制运用于人类多能干细胞的体外分化,获得了多能干细胞来源的心脏起搏细胞,为心脏疾病患者的生物起搏器治疗提供了新的可能性。


加州大学圣地亚哥分校揭示心脏起搏细胞发育调控的新机制


作者首先利用斑马鱼作为模式生物,运用基于光转换原理的细胞追踪技术,发现心脏起搏细胞来源于Nkx2.5阳性的心肌前体细胞,进而发现Wnt5b激活的典型Wnt信号通路在这些前体细胞中直接激活心脏起搏细胞重要标记基因的表达,从而促进这些前体细胞分化成为心脏起搏细胞。作者进一步将这一发育调控机制应用于人类多能干细胞的体外分化,发现通过激活典型Wnt信号通路可以极大促进多能干细胞分化成为心脏起搏细胞。并且利用3D生物打印技术证明这些多能干细胞来源的心脏起搏细胞可以在体外成为其他心肌细胞的心跳起搏点,从而证明通过激活典型Wnt信号通路可以获得具有功能性的多能干细胞来源的心脏起搏细胞。


加州大学圣地亚哥分校揭示心脏起搏细胞发育调控的新机制


因此,该项研究通过阐明心脏起搏细胞的发育来源,揭示了心脏起搏细胞分化调控的重要机制,并成功运用于人类多能干细胞的体外分化,获得了具有功能性的多能干细胞来源的心脏起搏细胞,既证明了这一发育调控机制在进化上的保守性,也为心脏疾病患者的生物起搏器治疗提供了新的可能性。


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背景


心脏的节律性跳动保证了血液循环的正常运行。位于心脏窦房结的心脏起搏细胞正是引起和维持正常心脏跳动的重要细胞。这些细胞如果发生病变,会引起心率失常等心脏疾病。目前最有效的治疗手段是植入电子起搏器,但因其电池寿命有限,可能引发感染等原因,多能干细胞来源的生物起搏器的研究亟需发展。而生物起搏器的研发极大依赖于心脏起搏细胞体内发育调控机制的研究。但目前心脏起搏细胞的发育来源尚有争议,同时其分化调控的机制也亟待阐明。


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