在一项大型动物研究中，研究人员表明，通过注射源自人诱导的多能干细胞系(hiPSC)的心肌细胞(可过度表达细胞周期蛋白D2)有助于心脏病发作的恢复。这项发表在《循环》杂志上的研究使用了一种心脏病发作的猪模型，与小鼠的研究相比，它在大小和生理上更类似于人的心脏，因此与人类疾病的临床相关性更高。

对于生物工程研究人员来说，一个持久的挑战是心脏病发作杀死了一部分肌肉壁后，心脏无法再生肌肉组织。死去的组织会拉伤周围的肌肉，导致致命的心脏肿大。

因此，心脏专家试图创建新的组织(应用一块心肌细胞或注入心脏细胞)来替代受损的肌肉。同样，他们试图刺激受损区域附近现有的心肌细胞分裂。由阿拉巴马大学伯明翰分校的研究人员领导的这项最新研究显示了这两个目标的进展。

实验性心脏病发作后，在梗死部位周围的心脏组织中注射了约3000万种生物工程化的人心肌细胞，这些细胞从hiPSC分化而来。这些细胞还过表达cyclin D2，cyclin D2是参与细胞分裂的蛋白质家族的一部分。

与对照人心肌细胞相比，细胞周期蛋白D2心肌细胞显示出修复心脏的能力增强。它们在注射后增殖，到四周时，心脏的病原性扩大变小，死肌组织的大小减小，心脏功能得到改善。

有趣的是，细胞周期蛋白D2心肌细胞不仅刺激自身增殖，而且还刺激猪心脏梗死部位周围现有的心肌细胞增殖，并显示出血管生成和新血管的发育。

“这些结果表明，细胞周期蛋白D2心肌移植可能是修复梗塞性心脏的潜在治疗策略，”研究负责人，联合部门生物医学工程系主任张建义医学博士UAB医学院和UAB工程学院的成员。

移植细胞周期蛋白D2心肌细胞刺激附近现有心脏细胞增殖的能力提示旁分泌信号传导，这是一种细胞通讯，其中细胞产生诱导附近细胞变化的信号。

外泌体是旁分泌信号的一种常见形式，外泌体是人类或动物细胞释放的小气泡或微小囊泡，其中含有释放它们的细胞中的蛋白质和RNA。

Zhang及其同事发现，从细胞周期蛋白D2心肌细胞生长培养基中纯化的外泌体确实促进了培养的心肌细胞的增殖。此外，处理过的心肌细胞对低氧诱导的程序性细胞死亡(称为凋亡)更具抵抗力。外泌体还诱导各种其他细胞类型的增殖，包括几乎未检测到增殖的人脐静脉内皮细胞，人血管平滑肌细胞和7天大的大鼠心肌细胞。

外泌体携带的部分货物是microRNA，即miRNA。这些短的RNA片段具有与靶细胞中的信使RNA相互作用的能力，并且它们是细胞中基因调控的有力参与者。人类拥有超过2000个具有不同RNA序列的miRNA，据认为它们可调节基因组中三分之一的基因。

因此，研究人员记录了细胞周期蛋白D2过表达的心肌细胞的外泌体和非过表达的心肌细胞的外泌体中存在哪些microRNA。正如预期的那样，他们发现了差异。

两种细胞的外泌体一起包含1,072个不同的miRNA，两个外泌体组共有651个。但是，仅在细胞周期蛋白D2过表达的心肌细胞中发现了332个miRNA，而对于非过表达的心肌细胞则有89个miRNA是特异性的。在表征特定miRNA的作用的初步工作中，来自细胞周期蛋白D2过表达的外泌体的一种特定miRNA被显示出，当被传递到大鼠心肌细胞时会刺激增殖。

“因此，随着外泌体改善心脏功能的治疗潜力变得越来越明显，将外泌体介导的增殖性miRNA的递送与细胞周期蛋白D2过表达的心肌细胞或细胞产物的移植结合起来，可能成为一种新的有前途的策略，可以上调心肌细胞的增殖受体心肌细胞和减少心脏纤维化，”张说。总而言之，我们的数据表明，涉及具有增强增殖能力的心肌细胞的心肌细胞治疗可能成为急性心肌梗死患者心肌修复和预防充血性心力衰竭的有效未来策略。”