iPSCs分化与发育生物学信号通路的调控2022-06-16 08:48:42
Protze等通过对发育信号通路的阶段性调控,诱导人多能干细胞分化为窦房结样起搏细胞,该研究基于Nkx2K5表达与否将心肌细胞进行分类,结果显示Nkx2K5-的细胞可高表达窦房结细胞特异性标志物,并可记录到起搏电流,将其移植至房室传导阻滞模型大鼠的心尖部位,可有效起搏心脏周围的组织,进而证明其具有生物起搏功能。通过该方法诱导的起搏样细胞数量多、纯度高,为iPSCs成功构建生物起搏提供了新的借鉴,但生物起搏的效果需要进行大型动物的相关研究。Ren等揭示经典的Wnt信号传导在指导中胚层细胞命运决定的基因调控上发挥作用,促使起搏细胞的分化。在斑马鱼中,起搏器心肌细胞衍生自 Nkx2K5+中胚层的一个子集,该子集对典型Wnt5b信号做出响应以启动心脏起搏器程序,包括心脏起搏器细胞分化转录因子 -sI-1 和 Tbx18 的激活以及Nkx2K5的沉默。通过发现起搏器心肌细胞的起源, 揭示了进化上保守的Wnt信号传导机制,该机制协调了指导中胚层细胞命运决定的基因调控变化,从而导致起搏器心肌细胞的分化。研究发现通过小分子抑制剂 CH-R99021 处理,在分化的第5天能重新激活心脏祖细胞经典 Wnt信号传导,可促进TNT2起搏样心肌细胞的分化且起搏特异性基因表达增加,表明Wnt5b信号在体外可促进hiPSC起搏样心肌细胞的诱导分化,为心脏生物起搏治疗提供了潜在的策略。
与此同时,虽然此研究与协同操纵的多个信号通路诱导起搏样细胞的研究不同,但在心脏发育过程中重新激活经典的Wnt信号传导,可能通过协调阶段性的信号传导级联反应来介导心脏起搏器细胞的发育,该信号传导级联反应可能包括BMP信号传导和其他信号传导途径(FGF和RA)指导心脏祖细胞趋向于心脏起搏器的命运,且抑制了它们分化为其他心肌细胞类型。
出自《干细胞与生物起搏的研究进展》作者陈雅婷,张建成,李泱。
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