哺乳动物心脏再生的多细胞转录分析
Gregory A Quaife-Ryan1, Choon Boon Sim1, Mark Ziemann1
1From School of Biomedical Sciences, University of Queensland, Brisbane, Australia (G.A.Q.-R., C.B.S., J.E.H., E.R.P.); Baker Heart and Diabetes Institute, Melbourne, Victoria, Australia (M.Z., A.K., H.R., A.E.-O.); Central Clinical School, Monash University, Melbourne, Victoria, Australia (M.Z., A.K., H.R., A.E.-O.); Australian Regenerative Medicine Institute, EMBL-Australia Collaborating Group, Systems Biology Institute Australia, Monash University, Melbourne, Victoria (M.R.); Hong Kong Institute of Diabetes and Obesity, Prince of Wales Hospital, Chinese University of Hong Kong (A.E.-O.); Murdoch Childrens Research Institute, Royal Children's Hospital, Melbourne, Victoria, Australia (E.R.P.); and Department of Physiology, School of Biomedical Sciences, University of Melbourne, Victoria, Australia (E.R.P.).
成年哺乳动物的心脏在受伤后无法再生, 与新生儿的心脏不同. 这项研究表明发育成熟,而不是特定的再生计划,驱动大多数转录变化,染色质变化限制了成人心肌细胞的再生.
科学领域:
- 心血管生物学
- 复原医学
- 分子心脏病学
背景情况:
- 成年哺乳动物的心脏在受伤后的再生能力有限.
- 新生哺乳动物的心脏具有短暂的再生潜力,在出生后不久就会消失.
- 了解新生儿心脏再生的分子机制对于推进心血管医学至关重要.
研究的目的:
- 在产后发育和损伤期间建立心脏细胞群的转录基因框架.
- 允许对新生儿 (再生) 和成人 (非再生) 心脏状态进行比较分析.
- 确定导致心脏再生能力丧失的分子差异.
主要方法:
- 在心脏病发作后从新生儿和成年小鼠心脏中分离心肌细胞,纤维细胞,白细胞和内皮细胞.
- 隔离心脏细胞群的RNA测序以产生转录组.
- 检测转化酶可访问的染色体 (ATAC-seq) 在产后成熟期间调查心肌细胞表观遗传.
主要成果:
- 转录基因分析揭示了受伤反应的基因,但强调发育成熟是转录变化的主要驱动因素.
- 成人白细胞和纤维细胞在心脏病发作后表现出繁殖基因网络,类似于新生儿细胞.
- 成人心肌细胞无法重新激活新生儿的增殖网络,这与细胞循环基因周围的染色质可访问性降低有关.
结论:
- 这项研究为心脏发育,修复和再生提供了全面的转录和表观遗传资源.
- 新生儿再生状态的基础是一个调节程序,其特点是特定的基因表达和染色质可访问性.
- 产后成熟涉及心肌细胞的表观遗传变化,限制了成人的再生计划的重新激活.
