利用皮肤癌基因治愈心脏
杜克大学的生物医学工程师已经证明，在皮肤癌中发现的最危险的突变之一可能会兼职作为修复破碎的心的途径。
BRAF 蛋白是 MAPK 信号通路的一部分，可促进细胞分裂，其基因突变是黑色素瘤患者中最常见、最具侵袭性的突变之一。在一项新的研究中，研究人员表明，将这种突变引入实验室培养的大鼠心脏组织中可以诱导生长。
心脏病发作后修复心肌是心脏研究的“圣杯”，但心脏组织不能自行再生这一事实使情况变得复杂。一种潜在的策略是通过安全地将治疗基因传递给患者并完全控制其在心脏中的活动来说服心肌细胞分裂。
这项新研究于 1 月 24 日在线发表在《科学进展》杂志上，为寻找实现这一目标的方法奠定了重要的步骤。
杜克大学生物医学工程教授 Nenad Bursac 表示：“成熟的心肌细胞通常不会分裂，因此我们认为需要一种特别强的基因突变来说服它们繁殖。” “MAPK 是一种众所周知的途径，当它发生突变时，可以非常积极地诱导癌症增殖，这就是我们选择研究它的原因。”
在这项研究中，Bursac 和博士生 Nicholas Strash 研究了在 3D 水凝胶环境中生长的新生大鼠心脏细胞。实验室经过十多年的开发，水凝胶环境提供了细胞生长和成熟为成人样心肌组织的线索，细胞分裂自然停止。
然后，为了尝试让肌肉再次分裂和生长，研究人员用携带突变 BRAF 基因的病感染它。按照正常行为，病将突变基因插入细胞中，使其成为细胞 DNA 的一部分。研究人员随后引入了一种药物，可以激活突变的 BRAF 基因。
与皮肤癌一样，突变基因一旦被激活，就会导致心肌细胞进入 DNA 合成阶段——这是细胞分裂和生长的第一步。但也有缺点。
斯特拉什说：“一旦细胞开始进入增殖阶段，它们也开始分解使它们在心脏中收缩和泵血的机制。” “它导致整个组织失去了大约 70% 的收缩强度，这是相当惊人的。原因之一是组织中几乎所有细胞都被病感染。”
结果既令人兴奋又具有启发性。任何可以使成体心脏细胞增殖的潜在疗法都是值得乐观的。但伴随着力量的丧失，基因激活的剂量和持续时间需要精确控制——因此在人类患者中使用之前还有很多工作要做。
首先，必须应用不同的输送系统，以临床医生可以完全控制的方式将基因输送到正确的细胞。脂质纳米颗粒和短命病等方法是目前正在开发的两种方法，但这两种方法在应用于人类心脏再生之前还有很长的路要走。
另一个主要障碍是找到一种方法来快速启动心脏组织再生而不导致组织失去强度。根据细胞机制的时间安排，研究人员认为，在复制开始后、心脏大部分收缩机制受到影响之前，可能存在一个窗口期，突变基因的活动可以在这个窗口期停止。或者可能有机会进行第二种治疗，促使细胞在增殖后重建被拆除的泵送机器。
展望未来，研究人员计划研究这种方法如何在活体动物的心脏中发挥作用，并将其与实验室测试的结果进行比较。对活体动物的研究还将有助于更好地了解突变的 BRAF 基因激活了哪些其他基因和过程，以及是否可以独立激活增殖而不导致功能下降，从而有效促进愈合。
“心脏基本上没有原发性癌症，而且它没有原发性癌症，这几乎是独一无二的，”布尔萨克说。“在心脏中引入这种癌症突变显然是一种工程结果，不会自然发生。在实验室培养的组织中进行研究是了解整个信号通路在心脏内作用的重要一步，这可能具有再生疗法之外的益处。”
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