人体のほとんどの組織は損傷後に自ら再生する能力がありますが、残念ながら心筋細胞はその中には含まれません。今回、マックス・プランク研究所の科学者らは、これらの細胞のエネルギー代謝を再プログラムすることで心臓発作後に細胞が再生できることをマウスで発見し、これによりこの一般的な健康を脅かす新たな治療法が開かれる可能性がある。
心臓発作やその他の損傷の後、心臓は線維性瘢痕組織で修復し、短期的には臓器を保持するのに役立ちますが、この部分は心筋細胞のように鼓動しません。時間が経つと、さらなる心臓発作から最終的な心不全に至るまで、さまざまな問題が発生する可能性があります。
心筋細胞と他の組織の主な違いの 1 つは、そのエネルギー代謝です。体内のほとんどの組織は解糖と呼ばれるプロセスを通じて糖からエネルギーを得ますが、心臓は脂肪酸酸化と呼ばれる脂肪からエネルギーを得ます。これが心臓細胞の再生を解く鍵となる可能性があることが判明した。
研究著者のLi Xiang氏とYuan Xuejun氏は、「心臓を再生できる動物種は、心筋細胞の燃料として主に糖と解糖を利用することが知られている。人間の心臓も発生初期には主に解糖を利用するが、その後、より多くのエネルギーを生産するため脂肪酸酸化に切り替わる。出生後にエネルギー生産が増加すると、スイッチが入り、多くの遺伝子の活性が変化し、細胞分裂活動が失われる。エネルギー生産の個々の代謝物も重要な役割を果たしている」と述べた。したがって、私たちは、エネルギー代謝を再プログラムすることによって遺伝子活性の変化を引き起こし、それによって心筋細胞の細胞分裂能力を再開したいと考えています。」
このアイデアをマウスでテストするために、研究チームは脂肪酸酸化の鍵となるCpt1bと呼ばれる遺伝子をオフにした。案の定、マウスの心臓は成長し始め、実験中に細胞の数はほぼ2倍に増加しました。
次に研究者らは、Cpt1bを欠損したマウスに心臓発作を引き起こし、心臓が酸素を豊富に含む血液を回復できるようにした。これは、心臓発作後にステントを挿入される患者をシミュレートします。数週間後、試験マウスの心臓組織の瘢痕は対照群に比べて大幅に減り、心臓機能は心臓発作前のレベルにほぼ戻ったと研究チームは述べた。
研究者らは注意深く観察した結果、この効果の背後にあるメカニズムを特定しました。遺伝子をオフにすると、心筋細胞を効果的に未成熟な状態にリセットし、再生できるようにするカスケードが引き起こされます。
もちろん、これは現段階ではマウスにおける概念実証にすぎないが、研究チームはこれが人間にも適用できる経路になる可能性があると述べている。 Cpt1b が生成する酵素の活性を阻害する薬剤を開発し、それによって患者が求める効果をシミュレートすることが可能になるはずです。しかし、これは臨床応用にはまだ遠いです。他の研究では、幹細胞またはmRNAを使用して心臓を再生することに成功していることがわかっています。
研究はNature誌に掲載された。