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我們能留住心臟活力嗎?

  • 發佈時間:2015-08-07 02:29:31  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  本報記者常麗君

  在某種意義上,試圖修復衰老性心臟損傷和力圖對抗癌症,是一個對立的問題:心臟細胞自身再生及産生新的年輕細胞的能力會隨著衰老而下降,它們只是失去了曾經擅長的分裂能力;而癌細胞走到了另一極端,太擅長分裂以至於不知道何時該停止,過度生長變成了腫瘤。

  心臟對癌症有特別抵抗力

  “你什麼時候聽説過有人得心臟癌?這幾乎是聞所未聞的事情。”美國聖地亞哥州立大學心臟研究所首席研究科學家馬克·薩斯曼説,心臟對癌細胞似乎有著特別的抵抗力。

  薩斯曼最近榮獲美國心臟協會基礎心血管科學分部評選的“年度傑出成就獎”。他表示,從進化角度來看,這並不令人吃驚。如果心臟細胞在分裂期間有重大的轉錄錯誤,心臟就會停止跳動,根本不存在修復的問題,所以心臟細胞在增生時是極其小心的。

  薩斯曼説,也正因為這種極度小心,讓心臟病成為棘手的問題。隨著時間推移,細胞逐漸耗盡精力,修復自身和産生新生替代細胞的能力日益衰退。當人們步入老年,開始經歷衰老性心臟病的症狀時,就是心臟細胞在“抱怨”,它已不能很好地分裂出新細胞了。

  新技術走上危險的平衡木

  薩斯曼説:“細胞衰老和致癌風險之間有一個危險的平衡。”如果利用生物技術來走這根危險的平衡木,那會怎樣?利用有癌變傾向的細胞的超強增生和生存的能力讓心臟祖細胞恢復青春活力。心臟祖細胞是一類罕見的幹細胞,會不定期地複製新的心臟細胞。能否讓這種細胞再次分裂而不形成腫瘤呢?這正是薩斯曼研究小組的目標之一。

  薩斯曼和同事在今年5月29日出版的《生物化學》雜誌上發表論文稱,他們探索了如何利用一種名為Pim的酶。已知這種酶與特定類型的癌細胞生長有關,他們在小鼠的心臟祖細胞中過度表達Pim,結果發現,在健康細胞中,Pim有助於促進染色體分裂,染色體分裂是細胞分裂過程中的關鍵一步。

  編碼産生這種酶的基因PIM1被認為是一種原癌基因,也就是説該基因本身不會引起癌變,但當它與另一種基因Myc組合時,就可能形成腫瘤。幸運的是,Pim/Myc組合在心臟祖細胞中不是問題。這意味著你可以讓這種細胞過度表達PIM1基因,而不會引發癌症風險。

  這正是薩斯曼小組所做的研究。他們修改了小鼠的心臟祖細胞,使其能在細胞內特定位置過度表達PIM1基因。他們用更多的關鍵Pim酶瞄準這些特定位置,希望這樣能幫助心臟抵抗衰老。這確實起了作用。與對照組相比,過度表達PIM1基因的小鼠活得更長,並表現出更強的細胞增生能力。而且有趣的是,根據細胞內基因被過度表達的位置不同,所産生的作用效果是不同的。

  如果讓PIM1基因在祖細胞的細胞核位置過度表達,新細胞增生的情況增加了;如果在細胞另一位置,如線粒體過度表達基因,酶會抑制細胞的天然自毀信號,使它們活得更長久。也就是説,一種技術能增強細胞分裂,而另一種讓它回避細胞死亡。對人類而言,根據一個人的自身情況,這一種或兩種效果都可能幫助他,使其心臟細胞恢復到更年輕、更健康的狀態。

  新技術對人類細胞也有效

  薩斯曼和同事在人體組織中也重復了這一試驗,組織樣本來自心臟病患者,靠心室輔助裝置泵血維持生存。目前,研究小組正在努力爭取資金以進行人體臨床實驗,他們會採集病人自身的心臟祖細胞,修改它們以過度表達PIM1基因,然後再放回病人心臟,希望這些細胞能恢復活力,並刺激其心臟組織修復自身。

  薩斯曼説:“我們正嘗試著把時鐘撥回去,撥到細胞再生能力更強的時候。通過掌握Pim酶怎樣以及在哪影響了這些細胞,我們能開發出特定的Pim分子,給人們帶來心臟年輕的好處而避免患癌的風險。”

  左圖 在顯微照片中,從小鼠心臟分離的心臟幹細胞聚整合心臟的形狀。

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