Para saintis telah mengenal pasti punca kekurangan keupayaan untuk menjana semula sel otot jantung

Penyelidik sel stem di University of California, Los Angeles telah menemui mengapa sel otot jantung dewasa, dipanggil kardiomiosit, telah kehilangan keupayaan mereka untuk membiak, dan mungkin menjelaskan mengapa jantung manusia mempunyai kapasiti penjanaan semula yang terhad.

Penyelidikan, yang dijalankan dalam garisan sel dan tikus, boleh membawa kepada pembangunan kaedah untuk memprogram semula sel otot jantung secara langsung dalam hati pesakit, membolehkan mereka mencipta otot baharu dan membaiki kerosakan, kata Dr Robb MacLellan dari Eli dan Edythe Broad Perubatan Regeneratif dan Penyelidikan Sel Stem di UCLA.

Tidak seperti kadal air dan salamander, tubuh manusia dewasa tidak boleh secara spontan menjana semula organ yang rosak seperti jantung. Walau bagaimanapun, kajian terbaru menunjukkan bahawa mamalia mempunyai keupayaan untuk menjana semula jantung untuk tempoh masa yang sangat singkat - dalam minggu pertama kehidupan. Maka hilanglah keupayaan ini. Tetapi jika ia ada pada satu masa, mungkin ia boleh dipulihkan?

Diterbitkan dalam Jurnal Biologi Sel yang disemak rakan sebaya, penyelidikan Dr. McLellan menunjukkan bahawa adalah mungkin untuk menetapkan semula jam selular kembali ke masa di mana kardiomiosit mempunyai keupayaan untuk membiak dan membaiki otot jantung.

"Salamander dan organisma rendah yang lain mempunyai keupayaan untuk menyahbezakan kardiomiosit mereka, atau mengembalikannya kepada keadaan yang lebih awal, lebih primitif, membolehkan sel-sel ini memasuki semula kitaran sel, mencipta otot jantung yang baru," kata Dr McLellan, profesor bersekutu kardiologi dan fisiologi. "Dalam mamalia, potensi ini hilang. Jika kita tahu cara memulihkannya, atau tahu sebab mengapa kardiomiosit dewasa tidak membiak, kita boleh cuba mencari cara untuk menjana semula jantung menggunakan kaedah Alam Semula Jadi."

Cardiomyocytes berasal daripada sel stem progenitor, atau sel prekursor, yang membentuk jantung melalui percambahan. Sebaik sahaja jantung terbentuk, miosit berubah daripada sel yang tidak matang kepada sel matang, yang tidak lagi mampu membiak. Dalam kadal air dan salamander, perkara adalah berbeza: kardiomiosit mereka boleh kembali kepada keadaan tidak matang, atau primitif, dan, sekali lagi memperoleh keupayaan untuk membiak, membaiki kerosakan, dan kemudian berubah kembali menjadi sel matang.

Menurut Dr. McLellan, sebab mengapa kardiomiosit manusia tidak dapat melakukan perkara yang sama adalah agak mudah: dalam keadaan yang lebih primitif, kardiomiosit kehilangan keupayaan untuk mengecut secara normal, yang penting untuk berfungsi dengan baik jantung. Memandangkan manusia jauh lebih besar daripada kadal air dan salamander, jantung kita harus lebih cekap untuk mengekalkan tekanan darah yang optimum dan peredaran normal.

"Ketika kami berkembang, untuk mengekalkan tekanan darah dan peredaran yang optimum, kami terpaksa melepaskan keupayaan untuk menjana semula otot jantung," kata McLellan. "Apa yang kami perolehi ialah sel otot jantung dan jantung yang lebih cekap. Tetapi itu adalah pertukaran."

Dr. McLellan percaya bahawa menghalang sementara ekspresi protein yang menyekat jentera kitaran sel mungkin boleh memaksa kardiomiosit dewasa untuk kembali ke kitaran sel, iaitu, untuk membiak. Kaedah ini harus boleh diterbalikkan, supaya kesan penyasaran protein yang bertanggungjawab untuk pembiakan hilang selepas kerosakan dibaiki. Kardiomiosit kemudiannya akan kembali ke sel matang dan mula membantu kontrak otot jantung yang dipulihkan. Untuk menyingkirkan protein yang mengekalkan myocytes dalam keadaan matang, Dr. McLellan sudah mempertimbangkan untuk menggunakan nanopartikel untuk menghantar RNA kecil yang mengganggu ke jantung.

Dalam infarksi miokardium, sebahagian daripada jantung tidak lagi dibekalkan dengan oksigen, dan kardiomiosit mati, digantikan oleh tisu parut. Tidak sukar untuk mencari kawasan jantung yang rosak, dan jika kaedah dibangunkan untuk memprogram semula myocytes pesakit sendiri, sistem yang mengawal aktiviti protein yang dikehendaki dan mampu mengembalikan myocytes kepada keadaan primitif boleh diperkenalkan ke kawasan yang rosak. Ini akan membolehkan otot jantung yang mati digantikan dengan yang masih hidup.

"Keupayaan organisma yang lebih rendah untuk menjana semula dan mengapa ini tidak berlaku pada manusia telah dibincangkan untuk masa yang lama. Ini adalah artikel pertama yang memberikan penjelasan mengapa ini berlaku," komen Profesor McLellan mengenai kerjanya.

Terdapat banyak perbincangan mengenai penggunaan sel stem embrionik manusia (hESC) atau sel stem pluripotent teraruh (iPSC) yang diprogramkan semula untuk menjana semula jantung. Walau bagaimanapun, tidak diketahui tahap penjanaan semula yang boleh dicapai atau seberapa besar manfaatnya.

"Pada pandangan saya, ini adalah mekanisme yang berpotensi untuk menjana semula otot jantung tanpa menggunakan sel stem," kata Dr. McLellan. "Dalam kes ini, setiap orang akan menjadi sumber sel untuk penjanaan semula mereka sendiri."

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]