PNAS：人類能再生一個心臟嗎？一項新研究提供新思路

一直以來，心臟再生都是一個熱門的議題，利用實驗室培養的幹細胞再生猴子心臟，這類研究越來越多。近期，PANS雜誌上的一項研究提供了再生心臟的一種新思路——調控基因之間的相互作用方式。

弗羅里達大學的科研人員Mark Martindale及其團隊在追蹤肌肉細胞的進化起源時，把目光放在了人們不太可能想到的領域：沒有心臟和肌肉的動物基因。他們發現無心臟和無肌肉的海葵腸道中存在著構成人類和動物心臟的基因。

基因的「另類」交流，或是海葵再生能力的關鍵

海葵並不是一種簡單的海洋生物，它具有超強的再生能力：當被切割成許多碎片時，每個碎片都會再生形成新的海葵。

為什麼海葵擁有再生能力而人類卻沒有？在分析海葵「心臟基因」的功能時，研究人員發現這些基因具有不一樣的相互作用方式，科學家們認為這可能有助於解釋海葵再生能力的由來。

利用轉錄組學分析，他們發現在原腸胚形成時，β-連環蛋白（catenin）/ TCF信號通路和BMP2/4信號通路提供差分輸入（differential inputs）到刺胞動物內中胚層的基因調控網路中（GRN）。令人驚訝的是，β-連環蛋白/ TCF信號和BMP2/4信號在基因調控網路中以相反的方式調控著同一個下游靶基因，導致了發育胚胎中細胞的時空差異。

人類心臟再生的新思路——調控基因的溝通方式

根據海葵「心臟基因」的相互作用方式，研究人員認為，調整人類基因的溝通方式，有助於推進心臟疾病治療以及刺激再生癒合的潛力。如果能更多地了解產生心臟細胞的基因相互交流的邏輯，那麼人類心肌再生是有可能的。

這些心臟基因在脊椎動物和果蠅中形成封閉循環，這就意味著一旦基因表達，它們就會告訴同伴一生都留在動物細胞中。換句話說，基因上形成鎖定環的動物不能長出新的心臟或者行使這些細胞的其他功能。Martindale說，「這確保了心臟細胞始終保持在心臟細胞的狀態，不能形成其他任何類型的細胞。」

但在海葵的胚胎中，封閉循環並不存在，這正表明了一種機制，也解釋了為何海葵中表達心臟基因的腸道細胞可以轉化成其他類型的細胞，這些細胞可用於受損身體部位的恢復。

這項研究也支持了以下觀點：在大多數動物中發現的肌肉細胞均來自具有吸收和收縮特性的雙腸組織。雖然海葵腸道組織看起來可能不像一個跳動的心臟，但它們能夠緩慢地、有節奏地收縮蠕動，就像人體的消化系統。

隨著研究的進一步開展，或許未來科學家們可以將肌肉細胞誘導再生成新的其他類型的細胞，包括心臟細胞。

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