成纤维细胞重编程为心肌细胞的表观遗传学机制研究

细胞重编程这一突破性的技术将对再生医学产生深远影响。终末分化细胞在合适条件下能重新转变为全能干细胞，表明终末分化细胞仍然保留着多向分化潜能。但是，这种重编程的低效率以及iPS细胞潜在致瘤性，将是其今后临床再生医学应用的重要障碍。我们将从新的角度，探讨终末分化细胞直接重编程为心肌细胞的可行性，通过这种更直接更高效的策略为心肌梗死患者心脏修复提供新的移植细胞来源。我们通过慢病毒载体导入多个心肌发育特异性转录因子（Isl1，Nkx2.5，Gata4, Mef2c, Tbx5，SRF），选择最佳组合，将成纤维细胞重编程为心肌细胞，并从DNA甲基化、染色质水平上揭示终末分化细胞向心肌细胞转变过程中的表观遗传调控机制；阐明全基因组mRNA表达谱和microRNA的动态变化；并在小鼠心肌梗死模型中验证重编程心肌细胞移植对心脏功能和心室结构重构的影响，以期为严重危害人类健康的心血管疾病的再生治疗奠定基础。

我们课题组顺利完成并按照预期完成了整个课题，构建成功了我们课题所需要的全部6种心脏特异性转录因子(kx2.5,Gata4,Mef2c,Isl1,Tbx5,SRF)的慢病毒载体。我们经过了PCR和western blotting验证了我们所构建的慢病毒载体能够成功表达关键基因。为验证是否向心肌细胞分化，我们从Abcam公司购入了3种心肌特异性抗体（包括a-actin, a-MHC, Troponin-I），通过免疫荧光观察，显示抗体质量可靠，体外培养的心肌细胞能够被心肌特异性抗体所识别。经过排列组合，我们发现GATA4、Mef2c、Tbx5这种组合能够成功的将皮肤成纤维细胞转变为幼稚的心肌细胞。另外，我们在表观遗传学上阐明心肌转录因(Nkx2.5,Gata4,Mef2c,Isl1,Tbx5,SRF)和胚胎干细胞因子(Oct4和Nanog)的Promoter区去甲基化改变。我们移植这种重编程的心肌细胞到心肌梗死大鼠心脏，能够改善心室重构和心脏功能。