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科學家在威斯康辛大學干細胞和再生醫(yī)學研究所研究心臟干細胞。圖片來源：邁克爾·麥卡錫
科技日報記者 張夢然
美國威斯康辛大學醫(yī)學院研究人員設計了不會產(chǎn)生危險的心律失常的干細胞，排除了心臟干細胞療法的主要障礙。研究結果發(fā)表在最新一期《細胞·干細胞》雜志上。
為了創(chuàng)建治療性心臟細胞，研究人員使用了多能干細胞。從2012年到2018年，團隊成功地將多能干細胞注射到受損的心壁中，以制造新的肌肉來替代在梗死期間丟失的肌肉。動物研究表明，移植的細胞會與心肌整合，與其他心臟細胞同步跳動并改善心臟的收縮力。但是這些研究中都發(fā)現(xiàn)了并發(fā)癥。在植入的最初幾周，心臟往往以危險的高頻率跳動。
在成熟的心臟中，心率由稱為起搏細胞的特殊細胞調節(jié)。這些細胞定期產(chǎn)生電信號，誘導其他心臟細胞收縮。在起搏細胞中，電壓從負（復極化）到正（去極化）來回循環(huán)。研究人員將其比作一個節(jié)拍器，正離子通過這些通道在細胞內快速進出。這種復極化和去極化循環(huán)發(fā)生的速率決定了心率。
研究人員使用了RNA測序技術來找出在細胞成熟的不同時間產(chǎn)生了哪些離子通道。測序顯示，某些類型的離子通道出現(xiàn)在發(fā)育早期，然后隨著細胞成熟而消失，而其他類型的離子通道出現(xiàn)在發(fā)育后期。
為了確定哪些離子通道是攜帶引起心律失常的電流的罪魁禍首，科學家們使用基于CRISPR的基因組編輯技術敲除去極化基因或激活復極化基因。他們創(chuàng)建了一個干細胞系，其中3個去極化基因被敲除，一個復極化基因被激活。
由這些干細胞產(chǎn)生的心肌細胞是電靜止的，就像成人心肌一樣，但是當給予電信號時它們會收縮以模仿自然起搏。這些心肌細胞植入心臟后，成熟為成體細胞，電整合到心肌中，并與自然起搏同步跳動，所有這些都不會產(chǎn)生危險的心率。
研究人員表示，這是心臟再生的必要條件。雖然還需要對工程細胞進行額外的測試，但他們已克服了再生人類心臟的最大障礙。
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