成人心肌細胞增殖能力十分有限,是心臟損傷後有效再生的主要障礙,也是心臟病發病率高和死亡率高的主因。據估計,全球每年至少有2千萬人死於心血管疾病,約占全球死亡人數30%以上,其中心臟衰竭患者更超過100萬人,且每年約新增20萬例。
過去20多年,科學家們不停研究分子、細胞等相關治療方法,希望讓不同心臟病症狀的人能夠再生心肌細胞,但始終都無法做到。只能透過藥物治療(用於控制症狀)、植入支架、修復瓣膜、心臟繞道手術或心臟移植,來延緩病情和維持生機,但無法完全根治疾病。
CCNA2基因重啟修復&再生
美國紐約西奈山伊坎醫學院(Icahn School of Medicine at Mount Sinai)研究團隊發現,「細胞週期蛋白A2」(CCNA2)基因,可以讓受損的心臟細胞,重新啟動修復與再生能力。這項發現有望作為心臟移植、節律器和藥物治療之外的替代方案。
這項研究建立在該研究團隊2014年的研究成果上,當時他們在豬身上證明這項技術有效,現在他們首次證明這項技術同樣對人類細胞奏效。
CCNA2基因在胎兒心臟發育過程中,對心臟細胞的分裂和生長非常重要。不過,CCNA2基因在小孩出生後不久就會逐漸關閉,代表心臟細胞失去繼續分裂以及自我修復的能力。
研究團隊為了測試CCNA2基因,將該基因植入無複製能力、對人體無害的腺病毒載體中。隨後,將腺病毒導入健康人類捐贈的心肌細胞,以觀察是否啟動心肌細胞再生能力。
他們透過縮時影像技術,分析含有CCNA2基因的健康心肌細胞。結果顯示,攜帶CCNA2基因的心肌細胞不僅成功分裂,還能維持正常的結構和功能,且表現與正常的健康心肌細胞相差無幾。
值得注意的是,CCNA2療法誘導了41歲、55歲健康捐贈者的心肌細胞分裂,但對21歲捐贈者的心臟細胞未有明顯作用。
這項發現與先前研究結果一致,表明心肌細胞的再生能力會隨著年齡增長而逐漸「沉默」,年輕心臟本身仍具有再生潛能,無須刺激CCNA2基因就可能促使心肌細胞再次分裂。
他們還發現,心肌細胞分裂的子細胞(即細胞分裂產生的細胞),保留了母細胞完整的結構蛋白和正常的鈣活性,證明它們仍具有完整功能。這也突顯CCNA2基因,能短暫重新啟動心肌細胞的部分生長基因,從而促進心臟修復。
治療從控制症狀轉變為修復
最重要的是,這個過程不會使細胞發育不成熟,也不會引發疾病中常見的有害心肌組織增厚。研究團隊未來會做更多相關研究,確保CCNA2基因技術用在修復人體心臟能更安全、更有效。
目前,研究團隊正尋求美國食品暨藥物管理局(FDA)的申請批准,準備對心臟病患者展開臨床試驗。研究成果已發表於《NPJ再生醫學》(NPJ Regenerative Medicine)期刊。
西奈山心血管再生醫學主任希娜‧喬杜里(Hina Chaudhry)表示,「心臟病是全球首要死因之一,但人類的心肌細胞出生後基本就停止分裂了。」
喬杜里接著說,「過去,我們的研究首次證明豬心臟受傷後可以再生。現在,我們證明過去被認為無法再分裂的成年人心臟細胞,也可以被誘導重新產生新的心臟細胞。這使得心臟病治療從控制症狀,開始真正轉變成修復人類心臟。」
她還表示,「這是近20年工作的成果。我們率先提出透過重新啟動休眠細胞分裂基因,讓心臟具備再生能力。現在我們讓患者離這一願景更進一步,而我們的目標是提供療法,使心臟在心肌梗塞或衰竭後能夠自我修復,降低病患對心臟移植或機械裝置的依賴。」◇


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