研究人员开发出世界上第一个人类心脏细胞模型

新加坡国家心脏中心(NHCS)的研究人员成功创建了心律失常性右心室心肌病(ARVC)的人类心脏细胞模型。ARVC是一种遗传性心肌疾病，使人极有可能发展成危及生命的心律失常和心源性猝死。国家健康中心的研究小组发现，这种疾病的关键特征，如异常的“脂肪变化”和参与细胞-细胞连接的蛋白质(称为桥体蛋白质)分布的改变，在心脏细胞中重现。这种用于研究该疾病的新细胞模型有助于提高对这些突变如何导致心律失常和ARVC临床表现的理解。这项研究在世界上尚属首次，发表在《欧洲心脏杂志2012年7月，国际顶级同行评审期刊。

人类心脏细胞模型是使用患者特异性诱导多能干细胞(iPSC)技术开发的，该技术将ARVC患者的皮肤样本转化为心肌细胞在一个培养皿中在体外。该技术基于革命性的iPSC转换技术皮肤细胞成干细胞，由2012年诺贝尔生理学/医学奖得主山中伸弥教授开发。国家卫生健康中心的研究团队进一步通过复制自身的iPSC技术开发了一个关键的临床应用心脏细胞体外用于遗传性心血管疾病的研究。

国家卫生健康中心研究与发展组主任Philip Wong副教授说:“我们第一次创造了一个体外疾病的‘水晶球’，来查看患者的详细情况基因组成以及它与疾病表现的关系现在有很大的机会可以安全地研究环境因素和包括基因和药物治疗在内的治疗方法对这些疾病的影响，因为它们不需要在第一时间对患者进行测试。”

ARVC的基因突变通常会影响桥粒的功能，桥粒是连接的结构心肌细胞之间的联系。桥粒为心肌提供力量，并在邻近细胞之间发挥信号作用。如果没有正常的桥粒，心肌细胞将彼此分离并死亡，尤其是当心肌处于压力之下时(如剧烈运动时)。受损的心肌逐渐被脂肪和疤痕组织所取代。这些变化还会扰乱控制心跳的电信号，从而导致危险的心律失常和心源性猝死．

据估计，每2000到5000人中就有1人发生ARVC。这种疾病可能被诊断不足，因为它很难在症状轻微或没有症状的人身上发现。“尽管ARVC是一种罕见的疾病，但在20多岁和30多岁的年轻人中更常见，尤其是在男性中，而且在这个年龄组中更致命，”国家卫生健康委员会研究与发展部副主任、该研究的首席研究员雷金纳德·廖博士说。刘博士也是新加坡杜克-新加坡国立大学研究生医学院(Duke-NUS)的助理教授。ARVC可能没有任何症状，尤其是在早期阶段。如果发生的话，常见的症状包括心悸、头晕和昏厥。有心脏性猝死家族史的患者风险较高。

该团队还成功地利用iPSC技术复制了其他遗传性心律疾病，如长QT综合征(LQTS)和布鲁加达综合征。这些疾病是由控制心电活动的蛋白质编码基因突变引起的，这种基因突变会导致室性心律失常、昏厥和心源性猝死。

“我们成功地将iPSCs作为遗传心血管疾病研究的平台，是由于研究科学家、临床医生和生物医学工程师之间清晰而有凝聚力的网络。与新加坡其他领先研究机构的合作努力，包括杜克-新加坡国立大学、新加坡国立大学和A*STAR，使国家健康中心在这一领域处于全球领先地位，并提高了新加坡作为转化心血管研究领导者的声誉，”王副教授说。在获得认可之后，其他在该领域工作的国际认可的研究中心也邀请他们进行合作。

这个10人的研究小组包括6名研究科学家、2名临床科学家和2名来自新加坡国立大学勇陆林医学院电子显微镜组的工作人员。这个为期三年的项目始于2010年，得到了Goh基金会的研究资助，由杜克-新加坡国立大学管理。

“下一个阶段是我们使用ARVC模型来更多地了解这种疾病，并专门使用这种模型对有心律失常风险的患者进行风险分层。这样的模型可以让我们安全地衡量个人的风险，并更精确地为病人量身定制个别的预防计划和治疗，即实行“分层和个性化”的医疗。”