猴诱导多能干细胞来源的心室肌和心房肌细胞

• 作 者: 张晓倩
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 诱导多能干细胞 心肌细胞 动物模型 心脏发育疾病

人诱导多能干细胞（human induced pluripotent stem cells，hiPSCs）分化的心肌细胞(human cardiomyocytes derived from iPSCs，hiPSC-CMs)在个性化细胞移植治疗心脏疾病、药物筛选和疾病模型建立等方面具有非常光明的应用前景，众多的科研工作者对此进行了很多十分有意义的探索，并取得极有价值的研究结果。但是，hiPSC-CMs在未来临床应用方面仍然面临很多障碍，比如:1、在hiPSC-CMs移植到灵长类心脏的过程中，供体细胞和受体个体存在种间的差异，从而不能真正反映同种甚至同个体的临床表现;2、由于种间差异，在药物临床试验推广阶段，实验动物身上的结果不能反映人体试剂结果，造成被试志愿者和患者出现心律不齐甚至死亡的不良后果;3、细胞移植过程中使用的细胞不够单一，具有心律不齐等潜在的风险等[1-3]。　　我们选择非人灵长类(non-human primates，NHP)进行研究，因为它们和人类具有极其相近的亲缘关系，是研究人类生长发育、疾病机理与治疗的最有力模型之一[4，5]，但是目前关于如何从非人灵长类的多能干细胞尤其是iPSCs获得功能性心肌细胞的研究并不很深入。以恒河猴为动物模型，我们做了以下研究:1、采用电转游离型质粒（episomal vectors）的无病毒方法获得非整合的恒河猴iPSCs(riPSCs)[6]，并用无饲养层细胞的培养方法长期培养riPSCs;2、通过小分子CHIR99021和IWR-1诱导获得高纯度的心肌细胞;3、RA和其抑制剂BMS493诱导心肌亚型细胞的分化;4、通过记录动作电位、离子通道等电生理特征对分化的心肌细胞进行鉴定。　　我们的研究结果表明:由riPSCs向心肌分化的效率高达90％以上，并且其中的心房肌和心室肌的比例分别达到80％以上，通过与实验室中分化成功的hiPSCs-CMs相比较，这些riPSCs-CMs与hiPSCs-CMs在很多方面极其相似，包括基因表达、电生理特征、甚至对离子通道药物的反应。这些结果说明riPSCs-CMs，通过细胞水平和动物水平结合，可以作为一个优化的，极具前景的用于人类心脏发育和相关疾病研究的模型。