美国科学家借癌细胞增生能力修复小鼠受损心脏

上杭科协 · 发表于 2015-8-17 11:20

我们能留住心脏活力吗？

　　——科学家借癌细胞增生能力修复小鼠受损心脏

　　在某种意义上，试图修复衰老性心脏损伤和力图对抗癌症，是一个对立的问题：心脏细胞自身再生及产生新的年轻细胞的能力会随着衰老而下降，它们只是失去了曾经擅长的分裂能力；而癌细胞走到了另一极端，太擅长分裂以至于不知道何时该停止，过度生长变成了肿瘤。
　　心脏对癌症有特别抵抗力
　　“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，心脏对癌细胞似乎有着特别的抵抗力。
　　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，从进化角度来看，这并不令人吃惊。如果心脏细胞在分裂期间有重大的转录错误，心脏就会停止跳动，根本不存在修复的问题，所以心脏细胞在增生时是极其小心的。
　　萨斯曼说，也正因为这种极度小心，让心脏病成为棘手的问题。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危险的平衡木，那会怎样？利用有癌变倾向的细胞的超强增生和生存的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。
　　萨斯曼和同事在今年5月29日出版的《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，染色体分裂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，也就是说该基因本身不会引起癌变，但当它与另一种基因Myc组合时，就可能形成肿瘤。幸运的是，Pim/Myc组合在心脏祖细胞中不是问题。这意味着你可以让这种细胞过度表达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，使其能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。这确实起了作用。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。而且有趣的是，根据细胞内基因被过度表达的位置不同，所产生的作用效果是不同的。
　　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了；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，根据一个人的自身情况，这一种或两种效果都可能帮助他，使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。”
　　左图在显微照片中，从小鼠心脏分离的心脏干细胞聚集成心脏的形状。
来源：中国科技网-科技日报

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