Cell子刊：調節心肌發育的關鍵蛋白

　　心肌可以說是我們身體中最勤奮的肌肉，如果沒有它不斷的、規律的跳動，我們的器官就會缺乏維持生命的營養物質。

　　然而，心臟是如何從胚胎中一層薄薄的細胞，長成為這一強大而重要的器官？在很大程度上仍然是未知的。

　　最近，西班牙巴塞羅那基因組調控中心（CRG）的研究人員，發現了一個獨特的基因開關，似乎引導著干細胞，使它們發育成專門的心臟肌肉。

　　這項研究結果發表在最近的《Cell Stem Cell》雜志，可以幫助揭示先天性心臟病患者心臟缺陷的潛在原因。它們也可能帶來在實驗室中控制干細胞的新方法，使其生長為受損心臟患者的細胞修復包。延伸閱讀斑馬魚幫助發現致命性心肌病治療藥物。

　　這項研究是由CRG表觀遺傳學家和西班牙加泰羅尼亞高等研究院（ICREA）研究教授Luciano Di Croce帶領完成的，該研究小組發現了一種稱為Mel18的蛋白，負責調節發育細胞中的DN A沉默的一部分細胞機制。

　　這種蛋白質在中胚層的一組胚胎干細胞中通常是活躍的，胚胎的中胚層可發育成為身體中所有的肌肉和紅血細胞。

　　通過作用于一個被稱為PRC1的蛋白質復合物——Polycomb蛋白復合物家族的一個成員，可改變染色體的結構，它能夠沉默某些基因。這似乎使發育細胞進入一條途徑，分化成專門的心肌細胞。

　　然而，研究人員發現，Mel18還有另一個意想不到的功能，可在中胚層中的心肌細胞開始發育時，打開特定的基因。同時，這種雙重功能，似乎可引起健康心臟組織的生長。

　　據Di Croce博士介紹：“Mel18在胚胎干細胞中是高度表達的。在分化過程中，它的表達下降，而其同家族蛋白的表達上調。有趣的是，這是以一種細胞特有的方式發生的，這意味著，該家族的每個蛋白，似乎都負責一組細胞類型的分化。例如，Mel18在心肌細胞中居高不下，而它在神經元前體細胞中卻不完全表達。雖然我們沒有對此深入探討，但一種可能是，Mel18在心肌細胞中的錯誤表達，是心臟缺陷或病癥的原因。”

　　該研究小組在實驗室培養的干細胞中進行了一系列的試驗，連同基因測序技術，發現Mel18可結合關鍵基因并調節其轉錄。他們還發現， Mel18蛋白水平減少的中胚層細胞，也被阻止發育成功能性心肌細胞，，并且很少會跳動。

　　根據本文第一作者Lluís Morey博士介紹，這表明，Mel18缺乏可能涉及到某些心臟肌肉發育異常的心臟問題。

　　然而，之前在小鼠進行的研究表明，具有Mel18編碼基因突變的動物，表面上發育出正常的心臟，但卻在出生后不久死亡。

　　Di Croce博士說：“這需要進一步的研究。這可能是，Mel18的一些同家族蛋白，可以補償早期發育過程中的Mel18不足。”

　　利用Mel18，有望使我們在實驗室中，更容易利用誘導多能干細胞（或iPS細胞）培育出功能心臟細胞。通過將成人細胞恢復到一個更類似胚胎的狀態，可避免胚胎的使用，因此可被視為一種豐富的細胞來源，用于研究或患者臨床治療。

　　該論文第一作者Morey博士，現在是邁阿密大學的助理教授，他說：“在未來，這可能為我們提供了一種有用的方法，將人類iPS細胞轉換為心肌細胞。”