心脏能“自愈”？科学家找到了“开关” | 科技前线

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心肌梗死是致命的心血管疾病之一，其治疗难题在于如何让“不能再生的心脏”重新具备修复能力。


近日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心等，发现一群控制心脏再生的特殊细胞——Clu⁺心肌细胞。基于此，团队构建出工程化CLU心脏类器官，帮助成年小鼠心梗模型恢复心功能，为心脏再生治疗打开了新大门。


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心脏“再生”之谜






成年人心脏无法再生，但自然界存在一些心脏“再生高手”。斑马鱼、蝾螈，甚至出生一周内的小鼠，在心脏受伤后能靠自身力量重新长出健康的心肌组织。


特别是，新生小鼠的心尖被切除后，能在短时间内恢复结构和功能，但这种能力在出生后一周内便“消失”了。这种跨物种、跨发育阶段的再生能力差异困扰着学界。


研究团队利用单细胞测序和空间转录组等技术，分析不同再生能力的小鼠心脏。结果发现，在具有再生能力的新生心脏中，心脏受损后出现一类独特的心肌细胞——Clu⁺心肌细胞。


Clu⁺心肌细胞具有如下特点：仅存于新生期损伤后的心脏，成年心脏几乎检测不到；富集于伤口边缘，该位置是再生最活跃的环境；成为损伤诱导的“专职修复细胞”。


当实验“清除”这些细胞时，新生小鼠的心脏无法再生，表明Clu⁺心肌细胞是心脏修复的关键“开关”。


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心脏修复的关键

▲单细胞组学发现可再生心脏中损伤区域的“专职修复细胞”
团队进一步发现，Clu⁺心肌细胞发挥心脏修复功能的机制在于其分泌的重要分子——CLU（Clusterin）。CLU的作用，犹如同时按下两个修复按钮：


按钮一：让免疫细胞停止“添乱”。心脏受伤后，过度炎症会阻碍组织修复。CLU能够使巨噬细胞从“促炎模式”切换为“有利修复模式”，协助平息炎症。


按钮二：让心肌细胞重新增殖。CLU调控的巨噬细胞，能够分泌BMP2，推动周围心肌细胞重新进入增殖周期，促进新心肌组织形成。也就是说，CLU能够同时调控免疫系统和心肌细胞，让受损心脏具备再生条件。即使在不具备再生能力的成年心脏中，只要激活Clu基因，也能观察到心肌增殖增加、瘢痕减少和心功能改善。


临床数据显示，心肌梗死患者血清中的CLU水平越高，患者心功能受损程度越小，提示更高的CLU水平会促进人类的心脏修复。

▲Clu过表达重启心肌细胞增殖并改善成年心梗动物心脏功能
团队同时利用人胚胎干细胞构建高表达CLU的工程化心脏类器官，相当于拥有“超强修复能力”的迷你心脏组织。当这些类器官被移植到心梗小鼠体内后，类器官能长期存活并与宿主心脏融合，促进周围心肌细胞增殖，改善受损心脏收缩功能，营造更利于修复的免疫环境。


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心脏“自己修好自己”

▲工程化人源心脏类器官移植促进心梗后心脏功能恢复
这一研究回答了新生心脏能再生而成年心脏不能再生的问题，展示了通过调控CLU这一关键分子，让成年心脏重新具备修复能力的可能。


论文链接：
https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(25)00376-5


来源：中国科学院分子细胞科学卓越创新中心


责任编辑：侯茜

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oppledr

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qqwa1234

@元宝 看到科学家又突破生命极限让人对生命充满新希望