Nature详解：华人学者新发现的心脏干细胞种类

　　

图片说明：Pu和周用红色荧光蛋白标记了表达Wt1基因的心外膜细胞，心外膜细胞分化中也能观察这一标记。该图展示了，下一代的心房细胞（绿色）携带了上代的红色标记，这也说明其他的细胞来自不同的起源。（蓝色代表细胞核）图片文字由波士顿儿童医院周斌医学博士编辑

波士顿儿童医院的研究人员对心脏早期的起源开展持续的研究。现在，他们发现一种全新的，先前未曾认识的干细胞种类，这种干细胞能分化成心房肌细胞或是心肌细胞。这些干细胞存在于心脏的表面或者说是心外膜上，这些干细胞被期望用于修复受损的心脏组织。

研究结果将发表在6月22日在线版的《Nature》杂志上，研究追随2006年在波斯顿儿童医院和马萨诸塞州综合医院发现的心脏干细胞的足迹开展下去。接下来，波士顿儿童医院的研究小组发现了一种独特的干细胞或者说是独特的祖细胞，用Nkx2-5基因最为追踪标记，这些独特的干细胞可分化形成多种心脏的组分：如心肌细胞、血管平滑肌细胞、左心房血管内皮细胞。马萨诸塞州综合医院发现相关的祖细胞，他们使用lsl1基因进行标记，这些祖细胞能发育成相同类型的左心房细胞。

现在，波士顿儿童医院的研究人员发现心肌细胞可以来自三种心脏祖细胞中的任意一种，这些祖细胞位于心外膜，通过Wt1基因表达可以识别。

William Pu说，发现新的心房细胞是很有价值的，因为一旦发生心肌梗塞，病人的心房就停止跳动，唯一可以挽救心肌梗塞病人的方法是制造更多的心房细胞。William Pu小儿科心脏病学专家，医学博士，也是研究的高级成员。

众所周之在冠状动脉形成过程中，心外膜细胞能分化形成平滑肌细胞和上皮细胞，但是以前没有人相信心外膜细胞还可以分化形成心房细胞。周斌博士说，最开始，我不敢相信我自己，周斌博士是Pu’s实验室的博士后，也是文章的第一作者。

圣地哥加利福尼亚大学的研究人员独自为发现提供了确凿的证据。加利福尼亚大学大学的研究人员使用一种与众不同的遗传标记，Tbx18，他们得出的结果是心房细胞可以来源于心外膜细胞，他们的研究报告也将发表在同期的《Nature》上。

Pu和周通过Wt1标记发现这种特殊的心外膜细胞群体，它不仅可以分化成心房细胞，还可以分化为平滑肌细胞，内皮细胞和成纤维细胞（在连接组织中发现）。

Pu说，如果你要在身一个组织，你必须再造整个组织，而不仅仅是心房组织。这种祖细胞群落能分化成心脏组织中的各种细胞。

Pu说，最近几年，科学性文章中描绘了多种心房细胞的祖细胞类型，但是这些标记往往不能在心脏发育过程起作用。比如说，Sca-1和c-Kit是大部分干细胞在体内发育过程中的标记基因，但是却在心脏发育中没有特异性。

Pu详细的解释说，我们想细胞能按照我们的意志来运作的最好机会是修正它原来设计的程序。在成年心脏中还分离获得其他的一些祖细胞，但是我们不清楚它们在正常心脏中起什么作用，而在胚胎中又是什么样的形态。但是，我们清楚的了解在胚胎中什么样的祖细胞会表达Wt1，Nkx-2-5或是lsl1：它们可形成成纤维细胞、血管和心房细胞。所以，我们认为我们有一种良好的手段来研究成体心脏中的这些发育。

Pu认为他和周的发现是一个“幸运的意外”。实际上，原来他们研究的目的是探索不同基因的功能，研究GATA4基因在心外膜细胞中缺失会有什么变化。Pu说，在实验中，我们所使用的标记是不可逆转的标记，因此只要细胞继续发育下去我们就可以通过标记观察它的发展过程。让人意想不到的是，我们看到这些心外膜细胞发育形成心房，我们真实幸运的观察人员。

Pu和周使用一种叫Cre重组酶的酶与红色荧光蛋白（RFP）在小鼠胚胎中标记心外膜细胞。每次Wt1基因在细胞中被激活，红色荧光蛋白水平就上升。这种标记被后代的小鼠表达Wt1基因的细胞继承，研究人员还能在小鼠的后代中观察到RFP。

Pu说，只要在心房中观察到这个标记，我就知道这个心房细胞来源于表达Cre酶的祖细胞。
在那个时刻，科学家们还在尝试找出表达Wt1基因的祖细胞与2006年发现的祖细胞有什么关联，是否就是有它发展而来。

Pu说，我们认为，早期我们的祖细胞表达nkx2-5和lsl1基因，但是很快就失去表达能力，并开始表达Wt1。我们认为Nkx2-5和lsl1是祖细胞谱系中的最原始的代，而Wt1是分支。早在胚胎心脏形成以前，这两种谱系就分离开来。可是，表达Wt1的祖细胞可能还保留了表达Nkx2-5和lsl1的能力。

Pu和周现在想了解在成体小鼠中的心外膜细胞是否也能诱导分化成心房细胞。Pu说，如果是的话，明显的我们将把研究重心转移到人类身上。其他的一些将要研究的问题是，这种新发现的祖细胞是否是多能细胞（可以分化成其他任何类型的细胞），如何控制这种多能性，这一发现是否能用于开发心肌梗塞的治疗新方法。

Pu补充说，实际上，表达Wt1基因的祖细胞在心脏发育过程中能分化为成纤维细胞，这也就说明它们能在心脏受到损伤后促进修复形成瘢痕组织。如果我们能调整它分化的趋势，将分化为心房细胞取代瘢痕，那么这将是多么令人兴奋的事情。

Pu和周最希望用其他方法研究控制祖细胞的分化选择，分化成成纤维细胞，平滑肌细胞或是心房细胞，我们希望能控制分化的路径，使祖细胞分化成我们想要的类型。我们现在还不清楚如何操作这些祖细胞，以及是什么样的路径来控制这一过程。但是我们认为，祖细胞有多种分化趋势是好事，因为这就有希望分化成需要的那种。

原文标题：New source of heart stem cells discovered
（生物通 张欢）