Cell子刊：心臟發育的開關

　　在胚胎發育過程中，轉錄因子Ajuba負責調控心臟中的干細胞活性。如今，患有先天性心臟病的新生嬰兒并不少見。這是因為胚胎發育中心臟發育是一個既復雜又容易出錯的過程。德國Max Plank心肺研究所的科學家發現了在心臟干細胞功能調控中起核心作用的一個關鍵分子。有了這項研究成果的幫助，將來不僅有望避免新天性心臟病，還能開創新的治療方式刺激成人受損心臟進行再生。該文章發表在Developmental Cell雜志上。

　　從細胞形成心臟是一個漫長的過程，其中心臟干細胞通過細胞分裂，逐步發育成為較大的心臟各部分結構，如心室、心房、心臟瓣膜和冠狀動脈。在這一過程中干細胞和前體細胞需要經歷復雜的過程，包括受到精密調控的細胞分裂、細胞遷移、細胞分化和細胞特化。一旦心臟發育完成，干細胞的活性就會被關閉。

　　日前，德國Max Plank心肺研究所的科學家發現了心臟發育過程主要階段的調節機制。他們的研究始于尋找與轉錄因子Isl1結合的分子。Isl1是一類特殊心臟干細胞所特有的，這些干細胞因此被稱為Isl1+細胞。研究人員在實驗中偶然發現了與Isl1結合的轉錄因子Ajuba，Ajuba屬于一類LIM蛋白。“我們隨后對這兩種分子的相互作用進行了詳細研究，并得出了結論，即Ajuba是一個重要的開關，”Max Plank研究所心臟細胞譜系起源研究組的領導者Gergana Dobreva說。

　　斑馬魚是胚胎發育研究的理想模型，研究人員就是通過斑馬魚模型來研究上述心臟發育開關的作用。研究人員建立了缺乏Ajuba蛋白功能的基因工程斑馬魚模型，并發現這些Ajuba缺陷型斑馬魚的心臟發育嚴重受阻。除了由于心軸扭曲引起心臟變形，令科學家大為驚訝的是Ajuba缺陷型斑馬魚與正常斑馬魚心臟大小的差異。“我們在幾乎所有的Ajuba缺陷型斑馬魚中觀察到心臟顯著增大。如果沒有Ajuba，很明顯沒有其他開關能最終沉默Isl1控制的心臟發育，”Dobreva說。

　　進一步的研究發現，這種心臟增大現象實際上是由于心肌細胞數量顯著增加造成的。原因是Isl1+細胞即心肌前體細胞的數量自心臟發育早期階就開始明顯增加。Ajuba是控制干細胞活性的決定性因素：它結合Isl1，從而阻斷它們的刺激效應。

　　這項研究的結果具有潛在的應用價值。“一旦人們了解了心臟發育的調控，人們就能更加了解先天性心臟病的發病原因，并能夠研發相應的治療手段，”Dobreva評論道。這項研究還能幫助修復成人的受損心臟：“一種方式是可以在體外優化干細胞生產替代細胞或者人工生產干細胞。在這些細胞中沉默Ajuba能激發它們發育成為有功能的心肌細胞。通過這種方式能為患者提供足夠的替代細胞來進行治療。”另種方式是通過沉默Ajuba在受損心臟中刺激干細胞活性，促使心臟再生。研究人員正在展開進一步的研究，來檢驗上述方法的可能性。