为了加强缺血性损伤后的心脏修复，研究人员转向了以干细胞为基础的疗法，即用新的、有功能的组织替换坏死的心脏组织。然而，在大多数情况下，只有不到1%的干细胞在移植到心脏后存活下来，这主要是因为这些细胞无法应对缺血环境的代谢需求。
现在，在一项新的研究中，天普大学(Temple University)刘易斯·卡茨医学院(Lewis Katz School of Medicine)的科学家们表明，至少在老鼠身上，这个障碍可以通过将LIN28(一种在发育中的心脏中正常表达的蛋白质)重新引入从成人心脏组织中提取的干细胞中来克服。LIN28使成体心脏干细胞代谢更灵活，极大地提高了它们的生存机会。
“LIN28在发育中的心脏中非常活跃，但在成人心脏中并不活跃，”Mohsin Khan博士解释道，他是刘易斯·卡茨医学院心血管研究中心的心血管科学助理教授，也是这项新研究的高级研究员。“我们发现，当我们在来自成年心脏组织的心脏干细胞中表达LIN28时，成年细胞被重新编程，具有年轻的、发展中的心脏细胞的代谢特征。这个过程本质上就像逆衰老。”
这项新发现发表在《Redox Biology》杂志网络版上。
胎儿心脏特别适应低氧条件下的功能。然而，在出生后，这种低氧耐受性就丧失了，到了成年期，心脏对氧气供应的减少非常敏感。细胞代谢的变化是这种转变的根本原因，最近的研究表明，心脏中的这些代谢差异有助于决定移植后干细胞的命运。
在这项新研究中，Khan博士和同事们感兴趣的是，在发育中的心脏中表达的代谢调节剂是否能赋予心脏组织来源的干细胞(CTSCs)某种代谢灵活性。CTSCs存在于新生儿和成人心脏组织中，但在发育中的心脏中只表达LIN28。在成人心脏组织中，CTSCs具有再生潜能，通常处于休眠状态。
该团队首先在体外重新引入成年老鼠CTSCs中LIN28的表达，并分析其对细胞代谢、生长和再生信号通路的影响。他们发现LIN28的表达产生了一个强大的再生反应，修改CTSCs以促进生长和生存，以应对氧化应激。研究人员将这些修饰与Let7/pDK1信号通路联系起来，该通路已知可以调节细胞中的有氧代谢。将表达lin28的CTSCs移植到心脏病发作老鼠的心脏中，可显著改善心脏结构和功能。这些效应是通过体外评估中确定的相同途径介导的。
“LIN28改变了CTSCs的能量生产，导致许多有利于心脏细胞存活的因素的分泌，”Khan博士解释说。“总的来说，这些细胞呈现出更年轻的表型。”
Khan博士下一步计划将新发现转化为更大的动物模型，并确定LIN28是否可以重新编程人源性心脏干细胞。他说:“这些研究可能对我们如何利用干细胞治疗人类心脏病具有重要意义。”
Antonia Elizabeth Yuko, Vagner Oliveira Carvalho Rigaud, Justin Kurian, Ji H. Lee, Nicole Kasatkin, Michael Behanan, Tao Wang, Anna Maria Luchesse, Sadia Mohsin, Walter J. Koch, Hong Wang, Mohsin Khan. LIN28a induced metabolic and redox regulation promotes cardiac cell survival in the heart after ischemic injury. Redox Biology, 2021; 47: 102162