跨物種醫(yī)療新突破！Cell子刊：犬類 iPS 細(xì)胞變身功能性心肌細(xì)胞，寵物與人類心臟病治療迎來新希望

誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs）憑借 “變身” 潛力成為再生醫(yī)學(xué)的明星——它們可從皮膚、尿液或血液樣本中獲取，再被培育成心臟、肝臟等各類細(xì)胞。

而犬類作為與人類共享多種遺傳疾病的動(dòng)物模型，其 iPSCs 在再生醫(yī)療和藥物研發(fā)中極具價(jià)值，尤其針對(duì)擴(kuò)張型心肌病這類人類與犬類共患的難治性疾病，犬類模型的研究數(shù)據(jù)往往更貼近人類臨床實(shí)際。但 iPSCs 天生 “嬌貴”，對(duì)培養(yǎng)條件極其敏感，傳統(tǒng)培養(yǎng)基很難平衡其多能性維持與定向分化效率，常導(dǎo)致細(xì)胞分化紊亂或功能不全，這一痛點(diǎn)長(zhǎng)期限制著犬類干細(xì)胞的應(yīng)用轉(zhuǎn)化。

近日，大阪公立大學(xué)研究生院獸醫(yī)學(xué)系 Shingo Hatoya 教授領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，在

Stem Cell Reports

AR 培養(yǎng)基的精妙之處在于精準(zhǔn)適配了犬類 iPSCs 的生長(zhǎng)需求。研究團(tuán)隊(duì)先通過 AR 培養(yǎng)基構(gòu)建了穩(wěn)定的未分化培養(yǎng)體系，確保 iPSCs 在增殖過程中不丟失多能性；隨后切換分化模式，通過優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)成分、生長(zhǎng)因子與信號(hào)分子組合，引導(dǎo)細(xì)胞向心肌細(xì)胞定向發(fā)育。

最終的分化結(jié)果令人振奮：這些細(xì)胞不僅高表達(dá)TNNT2（心肌肌鈣蛋白 T）、MYH6（肌球蛋白重鏈 6）等心肌特異性基因與蛋白質(zhì)——這是判斷細(xì)胞身份的核心標(biāo)志，更展現(xiàn)出與天然心肌細(xì)胞完全一致的功能：在顯微鏡下呈現(xiàn)節(jié)律性收縮，且通過電生理檢測(cè)證實(shí)，它們具備心房、心室樣細(xì)胞的動(dòng)作電位，對(duì)腎上腺素信號(hào)也能產(chǎn)生反應(yīng)，完全達(dá)到功能性心肌細(xì)胞的黃金標(biāo)準(zhǔn)。

這些 “量身定制” 的犬類心肌細(xì)胞，為藥物研發(fā)提供了理想的臨床前測(cè)試平臺(tái)。在進(jìn)入人體臨床試驗(yàn)前，研究人員可利用它們精準(zhǔn)評(píng)估新化合物對(duì)心律、心肌收縮力的影響，同時(shí)篩查安全性風(fēng)險(xiǎn)，大幅降低后續(xù)臨床試驗(yàn)的失敗率。“犬類與人類在擴(kuò)張型心肌病等疾病的遺傳通路高度相似，”Hatoya 教授解釋道，“使用犬類干細(xì)胞開展的研究，能為人類和犬類的遺傳疾病治療提供雙重參考，加速再生醫(yī)學(xué)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。”

更值得期待的是，AR 培養(yǎng)基的潛力不止于心肌細(xì)胞。其優(yōu)化的培養(yǎng)體系為 iPSCs 向肝臟、神經(jīng)等其他細(xì)胞類型分化提供了可能，這意味著未來它或許能覆蓋從心臟疾病到神經(jīng)系統(tǒng)障礙的多種難治性疾病研究。

對(duì)寵物醫(yī)療而言，這一技術(shù)有望推動(dòng)犬類心臟病的再生治療，比如通過患者自身細(xì)胞制備心肌細(xì)胞進(jìn)行移植；對(duì)人類醫(yī)療來說，犬類作為更貼近人類生理結(jié)構(gòu)的大動(dòng)物模型，其干細(xì)胞分化的細(xì)胞能為藥物測(cè)試和治療方案開發(fā)提供更可靠的數(shù)據(jù)，助力解決人類心肌梗死、心力衰竭等疾病的治療難題。

從打破培養(yǎng)基的技術(shù)限制，到實(shí)現(xiàn)功能性心肌細(xì)胞的高效分化，AR 培養(yǎng)基的出現(xiàn)讓犬類 iPSCs 的應(yīng)用價(jià)值全面釋放。它不僅架起了寵物醫(yī)療與人類醫(yī)療的橋梁，更讓跨物種再生醫(yī)學(xué)的夢(mèng)想更進(jìn)一步。未來，隨著技術(shù)的完善，我們或許能看到更多基于犬類干細(xì)胞的治療方案落地，既守護(hù)寵物的健康，也為人類攻克疑難心臟病提供新的突破口。

參考資料：

[1]Toshiya Nishimura et al, Signaling pathway-based culture condition improves differentiation potential of canine induced pluripotent stem cells, Stem Cell Reports (2025). DOI: 10.1016/j.stemcr.2025.102640.

來源 | 生物谷

撰文 | 生物谷

編輯 | 木白

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