人體組織的再生潛力通常由組織駐留的幹細胞或祖細胞來維持。曾經關於心肌幹細胞的研究十分火熱，但是哈佛醫學院在2018年曾一次性從各類頂尖期刊上將某心肌幹細胞領域“大牛”的31篇學術論文撤下，心肌幹細胞的研究被認定為“欺詐性研究”，因此也轟然倒塌。

事實是成年哺乳動物心臟根本沒有心肌幹細胞，而且絕大多數心肌細胞不再發生分裂。這也讓利用幹細胞恢復心肌梗死後受損心臟的夢想破滅了。但是研究人員發現在胎兒的心臟中存在不成熟的尚具增殖能力的心肌細胞，這種狀態的心肌細胞具有修復受損心臟的潛力。

利用山中伸彌4因子有有望達成成熟細胞的重程式設計，這4個轉錄因子為Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc（統稱OSKM），可以改變細胞的表觀基因組，誘導成熟細胞體外重程式設計為類似幹細胞的狀態，日本科學家山中伸彌因此獲得了2012年的諾貝爾生理學或醫學獎。

9月24日，在Science發表的一項新研究中，德國馬克斯-普朗克心肺研究所的研究人員證明了OSKM的心臟特異性表達能誘導成熟心肌細胞去分化為類似於胎兒心肌細胞的狀態，使成熟心肌細胞能夠重新進入有絲分裂，從而改善心肌損傷並促進左心室射血分數的恢復。

研究人員構建了一種特異性開啟和關閉OSKM表達的轉基因小鼠，在持續6天表達OSKM後，小鼠心肌細胞的基因組發生了變化，與新生個體的基因表達譜非常相似。而當OSKM表達關閉後，基因表達幾乎完全恢復到最初的水平。

研究人員注意到，實現心臟功能回覆的關鍵是OSKM施用的劑量和誘導持續的時間。其中，延長OSKM的表達會導致心肌細胞丟失細胞“身份”，進入不可逆轉的新生狀態，或者達到多能狀態，產生由誘導多能幹細胞（iPSC）形成的腫瘤，導致心肌細胞過早死亡。而短期的誘導能使成熟心肌細胞再分裂，重塑心臟。

小鼠成熟心肌細胞的重程式設計（來源：Science）

這種過程稱為“部分重程式設計”，類似於獲得增殖能力的胚胎樣細胞，從中獲得的心肌細胞具有分裂能力但未失去所有分化特徵。

嚴格控制誘導時間和4因子用量後，在心肌梗塞小鼠模型中，相較於未治療的對照組，短時表達OSKM的梗塞心臟損傷疤痕大小顯著減小，而且兩個月內的功能磁共振成像顯示小鼠未形成心臟腫瘤。此外，在心肌梗塞手術前和手術期間有短暫OSKM表達治療的小鼠的心臟功能也得到了改善。

透過心肌細胞特異性去分化實現心臟再生（來源：Science）

此項研究是再生醫學的一大進展，顯示了成年組織的再生潛力可以被重新啟用。但是未來要想將OSKM作為治療心臟損傷的療法還需要進行更多的研究，需要確定促進去分化但避免細胞“身份”喪失的分子閾值。此外，OSKM中的原癌基因Myc可以用RNA介導或小分子來替換，降低其腫瘤轉化的可能性。

參考資料

：

［1］ Chen Y。P。， Lüttmann F。F。， Schoger E。， et al。 Reversible reprogramming of cardiomyocytes to a fetal state drives heart regeneration in mice。 Science （2021）

［2］ Reversing aging for heart repair（來源：Science）