在严重的心脏病发作过程中，大量心肌细胞死亡并被疤痕组织替代，以稳定心脏壁。疤痕组织中主要的细胞类型是称为成纤维细胞（FB）的结缔组织细胞。"不幸的是，这些细胞不具备收缩能力，还会在受损区域延缓电信号的传导，" 波恩大学医院（UKB）心脏中心高级医师、波恩大学跨学科研究领域（TRA）"生命与健康"成员 Wilhelm Röll 教授说道。他的共同通讯作者、波恩大学UKB生理学研究所所长 Bernd K. Fleischmann 教授补充道："成纤维细胞只表达少量的缝隙连接蛋白connexin 43，而这种蛋白对心肌细胞之间的信号传导至关重要。" 这是因为心肌细胞通过这种隧道蛋白直接电耦合，使得电信号能够以极快的速度从一个心肌细胞传递到另一个心肌细胞。然而，在梗死疤痕中的成纤维细胞之间几乎不存在这种情况，这会导致心肌边缘区域出现心律不齐。迄今为止，几乎没有能够靶向治疗心脏疤痕组织的载体，这严重限制了治疗选择。
改善疤痕组织细胞之间的电连接
波恩研究团队的目标是找到一种有效的方法，在心脏疤痕的成纤维细胞中过度表达connexin 43。因此，他们使用了与磁性纳米粒子（MNP）结合的莫洛尼鼠类白血病病毒（MMLV）作为基因运输工具，在磁场作用下将其引入心脏成纤维细胞。这些结缔组织细胞随后能够生产connexin 43。"这种方法的新颖之处在于使用了逆转病毒MMLV，它能相对特异性地将遗传信息导入心脏中的成纤维细胞，而不是心肌细胞，这一过程被称为转导，" 波恩大学UKB心脏中心的博士生、共同第一作者 Timo Mohr 说道。"结合磁性纳米粒子，基因载体能够在磁场的目标区域集中。" 波恩研究团队还将MMLV构建体与荧光生命报告基因mCherry相结合。"通过这一策略，我们能够在相对较短的时间内实现大量肌成纤维细胞的转导，" 波恩大学UKB生理学研究所博士后、共同第一作者 Miriam Schiffer 博士说道。这不仅在体外实验中实现，也在小鼠模型中实现了体内实验：在初次心肌梗死后三天，研究人员在磁场作用下将MMLV/MNP复合物直接注射到小鼠的损伤区域。两周后，他们通过mCherry表达证明了梗死疤痕中成纤维细胞的成功转导。随后的功能测试显示，梗死区域表达connexin 43的小鼠发展成危险心律不齐的概率只有对照组小鼠的一半，对照组小鼠无法在该区域生产这种隧道蛋白。
"原则上，这种疗法将来可能应用于临床，甚至可能用于心血管系统以外的疾病。然而，首先必须识别出适合转导人心脏成纤维细胞的载体，并在大型动物模型中确认临床结果，" 与 Fleischmann 教授共同领导这项研究的 Röll 教授说道。
资助和参与机构
实验工作是在德国研究基金会（DFG）资助的联合项目SFB 1425（弗莱堡大学）框架内进行的，并与慕尼黑工业大学药理学与毒理学研究所及弗莱堡大学实验心血管医学研究所合作完成。
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