来自明尼苏达大学医学院的研究人员今天在发表在《干细胞报告》(Stem Cell Reports)上的论文中，发现了人类心脏在出生后下调的两种信号通路。这些途径，丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和磷酸肌醇3-激酶(PI3K) -AKT，导致心脏细胞成熟，使它们在功能上适应其出生后的作用。研究人员表明，通过操纵这些途径，可以在体外从多能干细胞中产生心肌细胞(心脏的跳动细胞)的实验中取得更好的结果。

心脏病是世界范围内导致死亡的主要原因之一，部分原因是成人心脏在受损后没有任何心脏干细胞可以再生。诱导多能干细胞是一种未分化的人类干细胞，通过对成年细胞和典型的皮肤组织细胞的重编程而获得，可以在体外分化为心肌细胞，但它们优先生成这些细胞的未成熟版本。这基本上产生了胎儿型细胞，而不是产后心肌细胞。不能产生成熟的心肌细胞阻碍了心脏病细胞疗法的发展，也阻碍了心脏生理学和毒理学体外研究细胞的生成。

医学科学家培训项目的研究生巴亚多·加雷(Bayardo Garay)说:“在过去的十年里，利用多能干细胞制造人类心肌细胞的研究出现了爆炸式增长。”“我们的研究通过提供一种实际的方法来生成与人类疾病相关的细胞，从而推进了这些努力。”

为了发现这两种途径，研究人员挖掘了之前发表的心肌细胞不同发育阶段的基因组数据。生物医学工程系主任、干细胞研究所所长、教授Brenda Ogle博士说:“干细胞来源的体细胞在培养皿中成熟是很难实现的，但对产生人类健康和疾病的体外模型至关重要。”“这项工作巧妙地利用现有数据来识别控制心肌细胞成熟的新途径，并且可以很容易地用小分子来操作，以加速心肌细胞的成熟。”

研究人员得出结论，在体外来源的人心肌细胞中，仅5天抑制MAPK和PI3K-AKT通路，就可以提高许多结构域的成熟度。该研究的通讯作者、心脏病科/医学系的丽塔·佩林加罗博士表示:“这项多学科工作是该大学在合作科学方面投资的成果，使我们在实验室中产生的细胞大大接近于临床与人类心脏病的相关性。”

该项目得到了美国国立卫生研究院和美国心脏协会的资助。该项目还获得了明尼苏达大学利勒黑心脏研究所和医学工程研究所集团的种子基金。明尼苏达大学影像中心也为这项工作提供了资源和人员支持。

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Dual inhibition of MAPK and PI3K/AKT pathways enhances maturation of human iPSC-derived cardiomyocytes

Dual inhibition of MAPK and PI3K/AKT pathways enhances maturation of human iPSC-derived cardiomyocytes