斑马鱼体内的蛋白质Hmga1可以通过重新激活休眠基因来修复受损的小鼠心脏

心脏再生的艺术表现： 绿色的 Hmga1 象征性地从斑马鱼心脏的边界区（右上角）流向小鼠心脏的受伤边界区（左侧）。 红色代表心肌细胞，蓝色代表一般细胞核。 图片来源：Dennis de Bakker 和 Ward Groutars

他们的研究发现，蛋白质 Hmga1 是斑马鱼心脏再生的必要条件。 在小鼠体内，Hmga1 成功地重新激活了休眠修复基因，使心脏得以恢复，而不会产生有害的副作用，如心脏扩大。 这项开创性的研究得到了荷兰心脏基金会和哈特金德基金会的支持，标志着在开发再生疗法防治心力衰竭方面取得了重大进展。 研究结果于今天（2025年1月2日）发表在《自然-心血管研究》（Nature Cardiovascular Research）. 上。

心脏病发作后，人类心脏会失去数百万个无法再生的肌肉细胞，这往往会导致心脏衰竭，心脏难以有效泵血。 然而，斑马鱼拥有再生心肌细胞的非凡能力。 当心脏受损时，它们能在60天内完全恢复功能。

"我们不明白为什么有些物种能在受伤后再生心脏，而有些物种却不能，"这项研究的负责人耶罗恩-巴克斯（Jeroen Bakkers）解释说。"通过研究斑马鱼并将它们与其他物种进行比较，我们可以发现心脏再生的机制。 这最终可能导致预防人类心力衰竭的疗法。"

研究小组发现了一种能使斑马鱼进行心脏修复的蛋白质。"我们将斑马鱼心脏与小鼠心脏进行了比较，后者与人类心脏一样不能再生，"该研究的第一作者丹尼斯-德-巴克（Dennis de Bakker）说。

他解释说："我们观察了心脏受损部位和健康部位的基因活动。"我们的研究结果表明，在斑马鱼的心脏再生过程中，Hmga1 蛋白的基因处于活跃状态，而在小鼠中则不然。 这向我们表明，Hmga1 在心脏修复中起着关键作用。"

通常情况下，Hmga1 蛋白在胚胎发育过程中非常重要，因为此时细胞需要大量生长。 不过，在成体细胞中，这种蛋白质的基因会被关闭。

研究人员研究了 Hmga1 蛋白的工作原理。"我们发现Hmga1能清除染色质上的分子'路障'，"共同第一作者Mara Bouwman解释说。

染色质是包裹DNA的结构。 当染色质被紧紧包裹时，基因是不活跃的。 当它松开时，基因就会重新活跃起来。她补充说："可以说，Hmga1为休眠基因恢复工作扫清了道路。"

为了测试这种蛋白质是否在哺乳动物体内发挥类似作用，研究人员将其局部应用于受损的小鼠心脏。Bakkers说："结果非常明显：Hmga1蛋白刺激了心肌细胞的分裂和生长，显著改善了心脏功能。 令人惊讶的是，细胞分裂只发生在受损部位--正是需要修复的部位。且没有任何不良影响，如过度生长或心脏增大。 我们也没有在健康的心脏组织中看到任何细胞分裂，"Bouwman 强调说。"这表明，损伤本身发出了激活这一过程的信号。"

研究小组随后比较了斑马鱼、小鼠和人类体内 Hmga1 基因的活性。 与成年小鼠一样，在人类心脏中，心脏病发作后不会产生 Hmga1 蛋白。 然而，Hmga1基因存在于人类体内，并在胚胎发育过程中处于活跃状态。Bakkers解释说："这为基因疗法提供了基础，可以释放人类心脏的再生潜力。"

这些发现为安全、有针对性的再生疗法打开了大门，但仍有许多工作要做。"巴克斯说："我们需要进一步完善和测试这种疗法，然后才能将其应用于临床。"下一步是测试这种蛋白质是否也能作用于培养的人类心肌细胞。 为此，我们正在与乌得勒支大学合作，2025 年，峰会计划（DRIVE-RM）将开始进一步探索心脏再生。"

这项研究汇集了胡伯勒希特研究所内外的科学家。 这项研究是OUTREACH联盟的一部分，由荷兰心脏基金会和Hartekind基金会资助。

编译自/scitechdaily