【编前】根据世界卫生组织2019年的数据，心血管疾病是全球一大死亡原因，估计每年夺走1790万人的生命。五分之四以上的心血管疾病死亡是由于心脏病发作和中风。而在心脏病发作中死亡的心肌细胞往往无法再生，而是形成瘢痕组织，这又增加了心脏病再次发作的风险，最终导致心力衰竭。目前，促进心肌细胞再生、帮助心脏自愈一直以来都是心脏研究领域的重点。这几年，日本和奥地利科学家相继宣布，用干细胞培育出心肌细胞，再培养出“迷你心脏”，且能自主跳动。目前，英国研究人员正利用与新冠疫苗相同的技术来修复受损的心脏，以研制出世界上首款治愈心脏病患者的药物。我国研究人员则找到了诱导心肌细胞增殖的小分子组合，并有效促进成年大鼠心脏再生。这些研究为治愈心脏病带来了希望。



新突破一

信使核糖核酸技术

已用于修复猪心脏

英国《泰晤士报》网站日前报道《新冠疫苗技术可能会带来首款治愈心脏病的药物》。

报道说，研究人员正利用与新冠疫苗相同的技术来修复受损的心脏，以研制出世界上首款治愈心脏病患者的药物。伦敦大学国王学院的科学家已经发现了关键的基因密码——信使核糖核酸（mRNA），它生成的蛋白质可促进生成健康的新心脏细胞。利用与辉瑞疫苗和莫德纳疫苗所使用的同样的技术，可以在心脏病发作后，把这种信使核糖核酸直接传送到心肌中。

目前，这一革命性的方法已被成功用于再生受损的猪心脏，并将在两年内开始进行人体试验。

领导这项研究的毛罗·贾卡教授说：“我们从出生时起心脏内就有固定数量的肌肉细胞，到我们去世时，这些细胞仍保持不变。心脏病发作后心脏没有自我修复能力。我们的目标是找到一种能够让存活下来的细胞增殖的治疗方法。”

他说：“我们使用与辉瑞和莫德纳的疫苗完全相同的技术，将微型核糖核酸注入心脏，从而促使幸存的心脏细胞增殖。新细胞将取代死去的细胞，患者不会形成疤痕，而是会产生新的肌肉组织。”

伦敦大学国王学院心脏基金会卓越研究中心的贾卡团队还在研发一种疗法，以防止细胞在心脏病发作期间死亡。贾卡说：“我们已经发现了三种蛋白质，可促使心脏细胞进行自我修复，从而阻止其死亡。我们的想法是制造出这些蛋白质，这样就能在患者心脏病发作后——在救护车上或在患者到达医院时——立即给其注射这些蛋白质。”

贾卡说：“如果临床试验进展顺利，这将是心脏病学史上的重磅药物。两种方法都非常令人兴奋。这将是真正的变革。这将是一个全新的领域。”

新突破二

化学小分子的组合

诱导心肌细胞再生

近日，北京大学未来技术学院熊敬维教授、北京大学化学与分子工程学院雷晓光教授、复旦大学赵世民教授团队合作，在《细胞干细胞》期刊发表了一项研究，在国际上首次报告了5个小分子的组合可有效促进成年大鼠心脏再生，并在治疗心梗中发挥一定作用。

2016年起，熊敬维开始寻找能诱导哺乳动物心肌细胞分裂的化学小分子。熊敬维介绍，他们的目标小分子，不仅要能促进心肌细胞再生，还要有较好的成药性。

研究团队经过6轮筛选找到了13个候选小分子。“但是，这13个小分子只能有效诱导心肌细胞进入细胞周期，不能诱导其发生一分为二的胞质分裂过程。后来，我们就想把候选的单个小分子进行组合后再验证其效果。”上述研究论文并列第一作者、北京大学博士生郑丽霞说。

郑丽霞介绍，最终，他们发现一组5个小分子的组合，可以成功诱导成年大小鼠的心肌细胞重新进入细胞周期并发生胞质分裂。研究人员通过实验发现，这组小分子可显著改善成年大鼠心梗后的心脏功能，减少心脏纤维化面积，并可通过激活乳酸信号和mTOR通路，促进心肌细胞代谢由氧化磷酸化向糖酵解转换，最终诱导心肌细胞增殖和分裂。

这项研究成果首次在国际上发现促进心脏再生的小分子药物组合，揭示了心脏再生领域新的细胞和分子机制，并有望找到治疗心梗的候选小分子药物。

对于这项研究成果，中国医学科学院阜外医院心血管疾病国家重点实验室研究员聂宇评价道：“这项研究成果意义重大，这是国际上第一个通过化合物组合诱导心肌细胞原位增殖的研究成果。利用化合物促进心脏再生是大家所期待的一种方式，因为安全性更高。”

熊敬维表示，接下来，研究团队要进一步研究这些小分子发挥作用的机制，同时，基于这项理论成果研发出一些新技术，为开发治疗心梗的药物提供新思路和新策略，并开展临床药物研发工作。

“如果在大鼠和猪实验中证明有药效，我们会推动开展临床试验，争取在两年内申请到国家药监局的相关批文。如果顺利的话，估计5—8年后，我们有望看到心梗患者在治疗中用上小分子组合化学药物。”熊敬维对此充满期待。

此外，这项研究成果将给其他领域的再生医学研究带来一些启示。熊敬维称，这些小分子组合可能会对神经元再生、肾脏再生、骨骼肌再生等其他领域再生问题的研究提供借鉴。

新突破三

降心率可促进

心肌细胞再生

近日，中山大学中山医学院蔡卫斌团队和合作者发现，适度降低心率可通过改变心肌细胞的能量代谢模式，诱导心肌细胞增殖并促进心脏再生。相关研究发表于《细胞报告》。

研究中，蔡卫斌团队发现乳鼠与成年小鼠的心率与心肌增殖能力呈负相关。他们进一步对鼠源及人源心肌细胞进行临床常用降心率药物的干预，证实降低心肌细胞原有搏动频率的10%~20%，可诱导心肌细胞增殖。同时，他们还采用体外物理电刺激方式改变心肌细胞搏动，以排除药物自身药理作用的影响。

研究人员随后在3种心肌损伤模型中证实，适度降低心率可重启心肌细胞增殖进而促进损伤心脏的再生性修复。RNA-Seq结果提示，降低心率主要改变了心肌细胞的细胞周期以及与代谢相关基因的表达。

研究证实，降低心率主要上调了心肌细胞中Cyclin D1的表达，促进G1/S期转化，从而诱导心肌细胞重新进入细胞周期。进一步分析发现，降低心率使心肌细胞发生能量代谢重编程，即能量代谢需求降低，糖代谢相对增加。一方面，糖代谢酶发挥非酶活性促进细胞周期进程；另一方面，磷酸戊糖途径被激活，以满足增殖心肌细胞所需的生物合成代谢需求，共同促进心肌细胞增殖。

该研究揭示了心肌细胞持续节律性搏动、独特能量代谢模式及有限增殖能力这三大生物学特性的内在联系，即降低心肌细胞的搏动速率，可影响其能量代谢模式，进而促进心脏再生。

新闻链接

日本、奥地利

使用多能干细胞培育出迷你心脏

目前，一些外国科学家在干细胞移植修复心脏研究上也获得了突破。

2020，日本东京医科齿科大学宣布，利用老鼠的胚胎干细胞成功培养出了迷你心脏。研究小组称，在培养过程中，胚胎干细胞分化出了心肌细胞，并在大约两星期里发育成了直径约1毫米左右的心脏类器官。它和老鼠胎儿的心脏类似，具备心房及心室等构造，能像真正的心脏那样有规律地跳动。

2021年，奥地利科学院分子生物技术研究所的科学家，利用人类多能干细胞培育出芝麻大小的心脏类器官，称为“类心脏”，它们可以自组织为跳动的心腔状结构，而无需实验支架，可自主跳动。该团队还测试了心脏类器官对组织损伤的反应。他们用一根冷钢棒冷冻部分心脏类器官，并杀死该部位的许多细胞，研究发现，心脏成纤维细胞（一种负责伤口愈合的细胞）开始向损伤部位迁移，并产生修复损伤的蛋白质。这项进展使得科学家能创造出一些迄今为止最真实的心脏类器官，为制药公司将更多药物引入临床试验提供了可能。

来源：新华社 参考消息 科技日报 中国科学报 央视网 人民网 编辑：刘虎