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Cell子刊:干细胞用于构建疾病模型,解析遗传性心脏病致病机理

2016/09/01 来源:生物探索
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导读
肥厚型心肌病的致病机理一直是个谜。来自于西奈山医学院的科学家们通过重编程皮肤细胞,诱导多能性干细胞构建疾病模型,通过体外观察这一模型发现其中一条重要的致病信号通路,揭秘HCM的一个关键致病机制。


肥厚型心肌病(HCM)是一种原因不明的心肌疾病,患者负责心脏跳动的心肌细胞会出现异常肥厚症状。这种病症多存在于不少遗传性疾病中,包括CFC综合征(cardiofaciocutaneous syndrome)、努南综合征(患者常面部五官异常、身材矮小、骨骼畸形、先天心脏缺陷)。目前,对于这类心肌肥厚的遗传病患者并没有有效的治疗手段。

其中,CFC综合征属于罕见病,由基因BRAF突变所致,全世界患病人数不到300人。患者的头、脸、皮肤及主要肌肉、心脏多异于常人。约40%的CFC患者伴随有肥厚型心肌病。这意味着,它们之间存在关联。

为了解析肥厚型心肌病的遗传机制,来自于西奈山医学院的科学家们以干细胞为材料,构建了类似于心脏组织的疾病模型,并以此发现了HCM一个关键致病机理。相关研究成果发表于Cell子刊《Stem Cell Reports》期刊。


Bruce D. Gelb教授

Mindich儿童健康和发展研究所主任、儿科教授、西奈山医学院遗传学家Bruce D. Gelb博士带领团队选取3名CFC患者,采集他们的皮肤细胞,通过重编程使其还原为多能性干细胞,随后诱导干细胞分化成心肌细胞。

他们希望找到纠正错误信号通路的靶点,为治疗HCM患者提供重要线索。所以,研究团队将目光锁定在RAS/MAPK信号通路上,试图弄清楚该通路如何导致肥厚性心肌症状。

结果发现,构成疾病模型的成纤维细胞之间互作,会引发一些变化。成纤维细胞会过度表达一种生长因子TGF-β,这种生子因子会反过来导致心肌细胞肥大或者过度增长。

研究进行之前,Gelb博士团队曾推测,肥大是“细胞自治”的结果,即是心肌细胞自发的行为。然而,基于干细胞疾病模型,他们意外发现“罪魁祸首”是成纤维细胞,是它们向心肌细胞传递变大的信号。

更重要的是,这一由成纤维细胞释放的生长因子除了导致心肌细胞肥大之外,还会反过来刺激成纤维细胞释放更多的生长因子,从而造成恶性循环。


这一发现对于疾病治疗有着深远影响:研究人员认为可以在体外利用抗体阻止TGF-β生长因子,从而阻断信号通路,终止心肌细胞肥大。需要强调的是,对于那些不是由BRAF/RAS信号通路调控的HCM病患,这种治疗策略可能不会起作用。

备注:文章编译、整理自“Stem cell breakthrough unlocks mysteries associated with inherited heart condition”。

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