Cell子刊：探求太空飞翔对人iPS细胞衍素性心肌细胞构造和功效的影响

2019年11月12日讯/BIOON/---当宇航员进入太空中的微重力情况时，他们会在身材的很多部位阅历一系列心理变更。在一项新的研讨中，由美国斯坦福年夜学医学院斯坦福血汗管研讨所主任Joseph Wu引导的一组研讨人员近期将由人引诱性多能（iPS细胞，也称为C）发生的心肌细胞与宇航员一路送往国际空间站（International Space Station, ISS），以研讨这些细胞产生的变更。经过RNA测序，他们发明这些细胞中很多基因的表达分歧于未进入太空中的细胞，包含线粒体代谢基因。相干研讨成果于2019年11月7日在线揭橥在Stem Cell Reports期刊上，论文题目为“Effects of Spaceflight on Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocyte Structure and Function”。

图片来自Stem Cell Reports, 2019, doi:10.1016/j.stemcr.2019.10.006。 这些作者在这项研讨中报道，在先前的血细胞微重力研讨中也发明了在微重力下心脏细胞中的线粒体代谢基因活性添加了，这标明对太空飞翔的某些细胞反响可以在多品种型的细胞中产生。Wu告知《迷信家》杂志，这种上调能够与细胞测验考试加重与血汗管疾病有关的线粒体功效妨碍有关，要晓得太空人具有添加的罹患血汗管疾病的风险，然则有需要展开进一步的研讨来懂得他的这项最新试验的成果。

这项研讨是懂得宇航员阅历的心脏变更的根底的终点。Wu试验室的研讨生Alexa Wnorowski告知《迷信家》杂志，“太空飞翔时，血汗管零碎产生的最年夜变更之一就是血液的从新散布，这是由于没有重力将血液吸引到你的脚上。”她说，心脏不用养精蓄锐向全身泵送血液，这能够招致心肌萎缩。别的，心脏会改动外形。Wnorowski说，“在长工夫处于微重力下，它变得更圆。”个中的缘由尚不清晰，但这能够是因为缺少平日将心脏向下拉的重力。

这些研讨人员想要应用心脏细胞研讨微重力的影响，不外Wnorowski说，“从人体内获取心肌细胞真的很艰苦”。获取心肌细胞的独一选择是从心力弱竭患者的手术切除心脏或活组织中取得。相反，他们从三名安康人那边搜集了外周血单核细胞，引诱这些细胞成为iPS细胞，然后将这些iPS细胞改变为心肌细胞。这些源自细胞的心肌细胞于2016年7月被送往国际空间站，在那边，由病毒学家改变为宇航员的Kate Rubins和其他宇航员将这些细胞培育物保持了5.5周，然后才将它们送回地球。

一旦这些细胞落在空中上，Wu的团队便对它们停止了剖析，以肯定产生了什么变更。虽然这些研讨人员没有不雅察到膨胀性肌肉卵白品貌或心肌细胞外形产生明显差别，然则他们的确发明了2635个基因差别性地表达。一些基因上调表达，而另一些基因下调表达。

最年夜的一类活性较高的基因与线粒体功效有关，并且这种基因表达的添加在着陆后至多继续了10天。这些研讨人员还发明了钙轮回应用和肌丝基因表达产生变更。他们在论文中写道，这些变更的影响尚不清晰，然则这些研讨成果“标明即便在细胞程度上，人心肌细胞也能对表不雅重力（arent gravity）的变更做出功效性反响。”

在将来，Wu试验室筹划将具有多种细胞类型的衍素性三维心脏组织构造发送到太空。 Wu告知《迷信家》杂志，明天揭橥的这项研讨“在试图懂得微重力太空观光的生物学方面，尤其是在心脏零碎中，只是迈出了婴儿般的一小步。”他说，“我们才方才进入太绝后沿研讨的终点，愿望这品种型的研讨可以激起其别人考虑更多的研讨。”

美国宇航局（NASA）艾姆斯研讨中间初级迷信家Eduardo Almeida（未介入这项新的研讨）告知《迷信家》杂志，“鉴于太空飞翔对针对全部无机体（比方啮齿类植物）的生物学试验提出了宏大的后勤挑衅，是以我们有需要开辟出更高保真度和吞吐量的人体细胞和组织模子来研讨太空飞翔身分。Wu展开的这项研讨在这一范畴获得了冲破，它不只展现了在国际空间站长进行这些下一代研讨的可行性，还报道了缺少重力若何改动心肌细胞功效症结方面的新发明。”

美国埃默里年夜学医学院心肌细胞研讨员Chunhui Xu（未介入这项新的研讨）告知《迷信家》杂志，这项研讨的发明能够对发生更真实的心肌细胞无益。“鉴于源自人iPS细胞的心肌细胞平日是胎儿样细胞（fetal-like cell），它们的线粒体功效要比成年细胞低，是以晓得若何添加源自人细胞的心肌细胞中的线粒体功效能够会招致成年样心脏细胞（adult-like heart cell）的发生。”（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.Alexa Wnorowski et al. . Stem Cell Reports, 2019, doi:10.1016/j.stemcr.2019.10.006.

2.Spaceflight Alters Genes of Human Stem Cell–Derived Heart Cells

https://www.the-scientist.com/news-opinion/spaceflight-alters-genes-of-human-stem-cellderived-heart-cells-66693