人诱导多能干细胞分化来源心肌细胞特征及促成熟方法研究进展

刘明璐 综述 王伟 付炜 审校

【提要】 人诱导多能干细胞分化来源的心肌细胞(Human induced pluripotent stem cells-derived cardiomyocytes，hiPSC-CMs)为心脏修复、心脏药物测试、体外心脏建模等提供了理想细胞来源。但hiPSC-CMs与心肌细胞相比并不成熟，表现在缺乏某些特定基因表达，结构、代谢、电生理不成熟，Ca2+处理水平低等方面。许多研究都聚焦于促进hiPSC-CMs成熟的方法，包括生化刺激、物理刺激、共培养、3D培养、miRNA等。本文对hiPSC-CMs特征及其促成熟方法进行综述，并展望该领域的发展方向。

心血管疾病是人类健康的头号杀手，尤其是心肌梗死及其导致的心力衰竭。心肌细胞受损后再生能力有限，受损的心肌细胞被非收缩性瘢痕组织替代，形成无法正常收缩的薄心室壁，随后引发了一系列重塑、肥大并最终导致心力衰竭。因此，干细胞来源心肌细胞的替代疗法有望成为修复受损心肌的方法[1]。

诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cells，iPSCs)是由Yamanaka[2]等在2006年由体细胞重编程而来的多能干细胞，可分化成包括心肌细胞在内的多种不同细胞类型，为精确的疾病建模、体外药物测试和临床再生医学提供了新的研究手段。iPSC向心肌细胞分化的最初方案是采用拟胚体的方法，但效率十分低下。随后的研究发现，Gsk3抑制剂和Wnt信号在心脏发育和心肌细胞分化中发挥重要的作用。早期Wnt信号可以增强心脏发育，而晚期Wnt信号则抑制心脏发育。目前，通过先使用Gsk3抑制剂激活典型Wnt信号，然后再加入Wnt信号抑制剂抑制心脏发育，平面诱导心肌细胞分化的效率可高达82%～98%。然而，这种分化而来的心肌细胞并不完全成熟[3]。……