心脏病发作后，如何让疤痕组织恢复健康？
全世界范围内，心脏病高居死亡率榜首。部分原因是这种疾病的治疗方法有限，因为，心脏不能再生心肌细胞。
心肌细胞负责心脏跳动，受伤（如心脏病发作）后，许多细胞不可逆地损失，永久地变为了疤痕组织细胞。
用患者特异性心肌细胞替换这些损伤细胞越来越受到医学界关注。这些健康细胞更容易被患者接受，增加了复原成功率，并且，也可为药物筛选提供体外测试模型，帮助医生确定不同病人所需的药物种类和剂量。
北卡大学医学院等机构的科学家们正在探索重编程心脏瘢痕组织细胞途径，将其转化为健康的心脏肌肉细胞。
如今，UNC的研究人员发表了第一篇详细比较两种领先方法的科学论文。在助理教授Li Qian博士和博后研究员Yang Zhou博士的带领下，这篇发表在《Cell Reports》上的文章介绍，虽然模拟健康成人心肌细胞遗传特征可以生成心肌细胞（cardiomyocytes），根据胚胎细胞特征重编程也能生成心肌细胞，但是，两种方法产生的心肌细胞明显不同。
“这很令人震惊，”Qian博士说。“意味着科研人员需根据心脏疾病类型选择再生方法，临床医生必须同时考虑每种方法的优缺点，仔细判断使用哪种方法最好。”
在分子层面比较两种“心肌细胞”
目前，广泛使用的诱导患者特异性心肌细胞的方法有两种：
第一种，取成人结缔组织主要构成细胞“成纤维细胞”，重编程为幼稚人胚胎干细胞样状态，一旦细胞进入幼稚样状态，就有能力发展成任何人体细胞类型，研究人员再指导它发育成心肌细胞。利用这种方法产生的心肌细胞被称为诱导多能干细胞心肌细胞（iPSC-CM）。
第二种，跳过幼稚胚胎干细胞环节，直接将成纤维细胞转化为心肌细胞。这种方法被称为“直接心脏重编程”，所产生的心肌细胞被称为诱导心肌细胞（iCM）。
Qian等人用天然心肌细胞作为参照物，对比了两种人工诱导细胞。相似之处是两种细胞都具有心肌细胞典型分子特征，不同之处在于，通过比较一组基因的激活与否，研究人员发现iPSC-CM更接近胚胎心肌细胞，而iCM则更接近成体心肌细胞。
“这是一个举足轻重的问题，”Qian说。“在开题或思考新疗法时，我们需要筛选最适合患者的遗传特征。”
iPSC-CM的特征是活跃基因更多，而且较多数量基因都处于被激活或被抑制（即表观遗传学高动力性），这是强效细胞（potent cells）的常见特征。
在代谢方面，iPSC-CM更多的表达糖酵解基因，iCM高量表达脂肪酸氧化相关基因，后者是成人心脏供能的主要手段。
在视觉上， PSC-CM的肌节缺乏组织管理。通过测量钙离子吸收和释放水平，证明iPSC-CM的收缩功能的确比iCM弱。再次表明iCM细胞比iPSC-CM细胞更趋于成熟。
让iPSC-CM保持生长，在不同时间点收样分析，结果表明随着时间推移，它们的成熟度有所增加。延长培养时间增加了成熟心肌细胞基因表达数量，但胚胎心肌细胞基因表达数量并没有减少。虽然肌节分布也略渐规则，但结构的组织程度仍无法与iCM相比。
“综合来看，两种方法有利有弊，”Qian说。“对先天性心脏病来说，iPSC-CM可能是最理想的研究和药筛模型。”
重编程路线依赖细胞周期状态
成体心肌细胞不能进入细胞周期，所以不能复制和再生。因此，iCM的细胞周期基因活跃的很少。当研究人员降低iPSC-CM的细胞周期基因表达后，它们的肌节排布变得更接近成人心脏。
这项研究强调了不同重编程策略对特异性心肌细胞类型的影响。
应用干细胞治疗疾病的研究目前主要集中在：神经系统（阿尔兹海默症、帕金森、脑溢血等）、脊椎、循环系统（白血病、镰刀状细胞贫血症、地中海贫血等）、心、肝、胰（糖尿病）、皮肤、肌肉（肌营养不良）等。
人工诱导途径选择是个体医疗和再生医疗领域都需要保持关注的课题。
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