科研进展

谢欣组首次利用小分子化合物实现在体的心肌细胞转分化

来源:   作者:   发布时间:2018-04-28   阅读次数:761

       体细胞重编程及转分化的研究为细胞替代疗法及体外药物筛选提供了新思路。早期的体细胞重编程均需要由病毒携带相关转录因子的组合来实现。小分子化合物由于其剂量及作用时间的易控性及良好的成药前景,一直在体细胞重编程及转分化研究中受到重视。目前,小分子组合已经可以在体外成功将多种体细胞诱导成为诱导多能干细胞(iPSCs),神经前体细胞,神经元,内胚层前体细胞,以及心肌细胞等。然而,小分子组合能否在体内原位诱导体细胞的重编程尚不清楚。
       谢欣研究组一直致力于小分子化合物诱导体细胞重编程及转分化的研究,2015年报道了包含BrdU在内的小分子化合物组合可以在体外实现全化学诱导iPSCs(Cell Research, 2015;25(10):1171-4)。同年该研究组还利用3-7个小分子化合物的组合成功在体外实现了小鼠胚胎成纤维细胞向心肌细胞的转分化。这些化学诱导获得的心肌样细胞(CiCMs)可以自动有节律收缩,表达心肌特异性的基因,并拥有心肌类似的电生理特征(Cell Research, 2015;25(9):1013-24)。
       基于体内心脏部位的微环境可能有助于CiCM产生及存活这一假设,近期该研究组大胆地将在体外能够诱导CiCM产生的小分子组合CRFVPTM(C, CHIR99021; R, RepSox; F, Forskolin; V, VPA; P, Parnate; T, TTNPB; M, Rolipram)给予小鼠,并通过谱系追踪实验发现小分子组合可以将心脏部位的成纤维细胞诱导成为CiCM,而且转分化现象仅在给药一周后即开始出现。当给药六周后,出现的CiCM从形态及各类心肌相关标志物的表达方面均接近临近的心肌细胞。更有意思的是,该小分子组合可以有效抑制心肌梗死模型小鼠中心脏的纤维化,并促进心脏功能的恢复。目前小分子化合物诱导体内心肌细胞转分化的效率尚有待提高,但本研究概念性地证实了小分子药物可在体内诱导体细胞的原位重编程并进行功能性修复,为进一步研究奠定基础。本研究发表于2018年4月18日在线发表于《Cell Research》(doi:10.1038/s41422-018-0036-4)。
       本研究是在谢欣研究员指导下完成,论文第一作者为同济大学博士研究生黄陈稳同学。谢欣研究员主要从事基于GPCR的新药发现及机制研究,以及小分子化合物调控干细胞命运的研究。本研究工作得到中科院“器官重建与制造”先导专项,科技部重大科学研究计划及国家自然科学基金的支持。

文章链接: http://www.nature.com/articles/s41422-018-0036-4

A.体内给药的流程设计。B. 按A图中Scheme 5给予Fsp1-cre:R26RtdTomato 小鼠CRFVPTM小分子组合6周后,即可观察到心脏部位成纤维细胞向心肌细胞的转分化。

 

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