TBX20增强了心脏成纤维细胞向心肌细胞的重编程

TBX20增强了心脏成纤维细胞向心肌细胞的重编程
TBX20过表达可改善hiCMs的功能。A,在与人诱导多能干细胞来源的心肌细胞(iPSC-CMs)共培养1个月后,观察到的来自h9来源成纤维细胞(H9Fs)的跳动的人诱导心肌细胞(hiCMs)的量化;每组N =10,独立重复2次)。B,显微镜成像示踪和测量显示,MGT+空载体(EV)或MGT+TBX20共培养细胞中钙瞬变,如A. C所示。共培养hiCMs中测量峰值ΔF/F0的定量(n=33,独立重复2次)。D,亮场和GFP(绿色荧光蛋白)荧光图像显示共培养后mgmt + tbx20诱导的单个hicm。右图显示周期长度为270毫秒的自发跳动过程中膜电位(Vm)的选定光学迹。E, h9f来源的hiCMs RNA测序数据的基因集富集分析,显示TBX20上调和下调基因中富集的特征。F,心肌肌钙蛋白T (cTnT)+ H9F衍生hiCMs中使用MitoTracker标记的线粒体含量的代表性图像和定量(每组n=20)。比例尺,10 μm。G,逆转录定量聚合酶链反应结果显示h9f来源的hiCMs中线粒体DNA与总基因组DNA的相对比例(每组n=6)。 H, Representative oxygen consumption rate profile analyzed from mito-stress Seahorse assay in hiCMs derived from H9Fs (n=10 per group, repeated 3 times independently). I, Quantification of basal respiration, maximal respiration, proton leak, spare respiratory capacity, adenosine triphosphate (ATP) production, and spare respiratory capacity as a percentage in hiCMs treated with MGT+TBX20 or MGT+EV from H9Fs (n=10 per group). J, Representative extracellular acidification rate profile analyzed from glucose-stress Seahorse assay in TBX20-treated or EV-treated hiCMs derived from H9Fs (n=10 per group). K, Quantification of glycolysis, glycolytic capacity, and glycolytic reserve in H9F-derived hiCMs transduced with TBX20 or EV (n=10 per group). All data are expressed as mean ± SEM (A, C, F, G, I, and K, Student t test). *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001, ****P<0.0001. ECAR indicates extracellular acidification rate; FDR, false discovery rate; and OCR, oxygen consumption rate. Credit:循环(2022)。DOI: 10.1161 / CIRCULATIONAHA.122.059713

哺乳动物的心脏在出生后几乎没有能力生长新的心肌细胞,即心肌细胞。因此,成人心脏病发作后的坏死组织不能用新的心肌细胞修复。取而代之的是疤痕组织,这削弱了心脏的泵血能力,经常导致心力衰竭。

将心脏成纤维细胞直接重编程为心肌细胞是使受伤心脏增肌的一种很有前途的策略。发表在循环阿拉巴马大学伯明翰分校的研究人员Yang Zhou博士和Rui Lu博士已经确定TBX20是现有鸡尾酒中用于人类成纤维细胞直接心脏重编程的关键缺失转录因子。

他们报告说,将TBX20添加到重编程鸡尾酒MGT 133中,可以促进心脏重编程并激活与心脏收缩力、成熟和心肌细胞心室位置相关的基因。从机制上讲,他们发现TBX20与心脏基因增强子上的MGT重编程因子协同共定位,导致靶基因的强大激活。

“我们的研究强调了TBX20作为直接人类心脏重编程的重要调节因子的未记录的作用,”周说。“提高从人成纤维细胞直接心脏重编程的效率和质量是该技术临床转化的关键一步。”

Zhou说,未来研究的一个重要领域将是在体内测试TBX20的直接重编程。

目前直接重编程人类成纤维细胞的鸡尾酒存在效率低和功能心肌细胞生产不足的问题。UAB的研究人员将用鸡尾酒诱导的成纤维细胞诱导的心肌细胞与功能性心肌细胞进行比较,发现TBX20是表达最不足的因子。

TBX20的加入促进了心脏的重编程,这可以在与肌节结构、离子通道和心脏收缩相关的心脏基因的激活中看到。肌节是横纹肌最小的功能单位。

人心脏心室成纤维细胞将是评估体内重编程的主要目标。Zhou和他的同事们发现TBX20在将这些成纤维细胞重编程为诱导心肌细胞的过程中是必不可少的,这表明TBX20具有治疗潜力。

TBX20主要在重编程后期激活基因,增强诱导心肌细胞的钙通量、收缩力和线粒体功能。线粒体是细胞的能量来源肌肉收缩。TBX20似乎有助于诱导心肌细胞中的线粒体转换为成人心肌细胞样呼吸。

从机制上讲,UAB的研究人员发现TBX20与心脏基因增强子结合并激活。增强子是DNA上的一种短的调控元件,它可以结合激活蛋白启动转录或增加特定基因靶的转录。转录是从DNA基因中复制信使RNA来编码蛋白质的过程。增强子通常在与其基因靶标有一定距离的地方起作用。

Zhou和他的同事们发现,TBX20结合的增强子需要所有三种MGT鸡尾酒因子来帮助激活心脏基因。单用TBX20不足以诱导心肌细胞命运转化;遗漏三个管理因素中的任何一个都大大降低了重新编程的效率。

“总之,我们的研究结果表明TBX20需要完整的管理因子来促进直接重编程和激活心脏他们支持这样的观点,即直接心脏重编程是一个由多种因素协调的协同调节过程,”周说。

单细胞RNA测序谱确定了两个主要的细胞簇TBX20。其中一组是重新编程的诱导心肌细胞,而另一组只是部分重新编程。重组心肌细胞簇具有类似心室心肌细胞的基因表达谱。


进一步探索

科学家发现了可以治愈心脏肌肉的蛋白质伙伴

更多信息:TBX20在人类心脏直接重编程过程中改善了收缩力和线粒体功能,循环(2022)。DOI: 10.1161 / CIRCULATIONAHA.122.059713
期刊信息: 循环

引用: TBX20增强心脏成纤维细胞向心肌细胞的重编程(2022,10月21日),2022年10月22日从//www.puressens.com/news/2022-10-tbx20-reprogramming-heart-fibroblasts-muscle.html检索
本文件受版权保护。除用于个人学习或研究的公平交易外,未经书面许可,不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
44股票

反馈给编辑