研究人員發現，斑馬魚體內的蛋白質Hmga1可以透過重新激活休眠基因來修復受損的小鼠心臟，這為人類心臟再生帶來了新希望。胡布勒希特研究所（Hubrecht Institute）巴克斯小組（Bakkers）的科學家利用斑馬魚體內的一種蛋白質修復了受損的小鼠心臟，取得了這一重大突破。

心臟再生的藝術表現： 綠色的Hmga1 象徵性地從斑馬魚心臟的邊界區（右上角）流向小鼠心臟的受傷邊界區（左側）。 紅色代表心肌細胞，藍色代表一般細胞核。 圖片來源：Dennis de Bakker 與Ward Groutars

他們的研究發現，蛋白質Hmga1 是斑馬魚心臟再生的必要條件。 在小鼠體內，Hmga1 成功地重新激活了休眠修復基因，使心臟得以恢復，而不會產生有害的副作用，如心臟擴大。 這項開創性的研究得到了荷蘭心臟基金會和哈特金德基金會的支持，標誌著在開發再生療法防治心臟衰竭方面取得了重大進展。 研究結果於今天（2025年1月2日）發表在《自然-心血管研究》（Nature Cardiovascular Research）. 上。

心臟病發作後，人類心臟會失去數百萬個無法再生的肌肉細胞，這往往會導致心臟衰竭，心臟難以有效泵血。 然而，斑馬魚擁有再生心肌細胞的非凡能力。 當心臟受損時，它們能在60天內完全恢復功能。

「我們不明白為什麼有些物種能在受傷後再生心臟，而有些物種卻不能，」這項研究的負責人耶羅恩-巴克斯（Jeroen Bakkers）解釋說。 “透過研究斑馬魚並將它們與其他物種進行比較，我們可以發現心臟再生的機制。這最終可能導致預防人類心臟衰竭的療法。”

研究團隊發現了一種能使斑馬魚進行心臟修復的蛋白質。 「我們將斑馬魚心臟與小鼠心臟進行了比較，後者與人類心臟一樣不能再生，」該研究的第一作者丹尼斯-德-巴克（Dennis de Bakker）說。

他解釋說：”我們觀察了心臟受損部位和健康部位的基因活動。”我們的研究結果表明，在斑馬魚的心臟再生過程中，Hmga1 蛋白的基因處於活躍狀態，而在小鼠中則不然。 這向我們表明，Hmga1 在心臟修復中起著關鍵作用。 “

通常情況下，Hmga1 蛋白在胚胎發育過程中非常重要，因為此時細胞需要大量生長。 不過，在成體細胞中，這種蛋白質的基因會被關閉。

研究人員研究了Hmga1 蛋白的工作原理。 “我們發現Hmga1能清除染色質上的分子’路障’，”共同第一作者Mara Bouwman解釋。

染色質是包裹DNA的結構。 當染色質被緊緊包裹時，基因是不活躍的。 當它鬆開時，基因就會重新活躍起來。她補充說：”可以說，Hmga1為休眠基因恢復工作掃清了道路。”

為了測試這種蛋白質是否在哺乳動物體內發揮類似作用，研究人員將其局部應用於受損的小鼠心臟。 Bakkers說：「結果非常明顯：Hmga1蛋白刺激了心肌細胞的分裂和生長，顯著改善了心臟功能。令人驚訝的是，細胞分裂只發生在受損部位–正是需要修復的部位。且沒有任何不良影響，如過度生長或心臟增大。 “這表明，損傷本身發出了激活這一過程的信號。”

研究團隊隨後比較了斑馬魚、小鼠和人類體內Hmga1 基因的活性。 與成年小鼠一樣，在人類心臟中，心臟病發作後不會產生Hmga1 蛋白。 然而，Hmga1基因存在於人類體內，並在胚胎發育過程中處於活躍狀態。 Bakkers解釋說：”這為基因療法提供了基礎，可以釋放人類心臟的再生潛力。”

這些發現為安全、有針對性的再生療法打開了大門，但仍有許多工作要做。 “巴克斯說：”我們需要進一步完善和測試這種療法，然後才能將其應用於臨床。 「下一步是測試這種蛋白質是否也能作用於培養的人類心肌細胞。 為此，我們正在與烏得勒支大學合作，2025 年，峰會計劃（DRIVE-RM）將開始進一步探索心臟再生。”

這項研究匯集了胡伯勒希特研究所內外的科學家。 這項研究是OUTREACH聯盟的一部分，由荷蘭心臟基金會和Hartekind基金會資助。

編譯自/ scitechdaily