本文根据京都大学成果发布资料整理而成
日本京都大学iPS细胞研究所CiRA增殖分化机构研究部门山下润教授等人组成的研究团队，开发出了利用人iPS细胞制作可长期保持高纯度的心室肌细胞的新技术。
源自人iPS细胞的心肌细胞有望用于心脏毒性筛查、新药开发和疾病建模等多种用途。因此，稳定制作高纯度人iPS细胞源心肌细胞的需求逐渐高涨。但目前的人iPS细胞源心肌细胞制作方法，无法将人iPS细胞全部分化成心肌细胞，因此，为了确保高纯度的心肌细胞，还要在制作的最终阶段进行纯化。另外还知道，利用这些方法制作的心肌细胞中混合了多种性质的细胞，比如活体的心室肌细胞样细胞、心房肌细胞样细胞和起搏器细胞样细胞等。
山下教授的研究团队以此前的心肌分化诱导法为基础，诱导并收集了能分化为心肌细胞的中胚层细胞群（血小板源生长因子受体-α（PDGFRα）阳性细胞），然后利用两种Wnt信号抑制剂（XAV及IWP4）根据分化阶段选择性地施加刺激，将其强力诱导为心肌细胞，由此成功制作了高纯度的心肌细胞（图1）。
图1：利用人iPS细胞制作高纯度心室肌细胞的方法
诱导并收集中胚层细胞群（血小板源生长因子受体-α（PDGFRα）阳性细胞），利用两种Wnt抑制剂（XAV及IWP4）进行强力刺激，使其分化为心肌细胞，由此制作了心室肌细胞。
这种改善过的心肌细胞制作方法不仅能稳定获得高纯度的心肌细胞，而且在省去心肌细胞纯化步骤的情况下，在200天以上的长时间培养中还能保持高纯度状态（图2）。另外，这些心肌细胞大多都表达心室肌的特异性标志物——肌球蛋白轻链（MLC）2v，随着进行长时间的培养，其表达变得更加特异性（图3）。此外，长时间培养的心室肌细胞表现出横纹（肌节）结构成熟（形成Z带和M带等，肌节长度增加）以及线粒体增加并成熟的特征，还具有成熟个体的成熟心肌细胞结构——T管样结构（图4）。在电生理学方面也表现出心室肌细胞成熟的特征，即最大舒张电位（MDP）降低，电位峰值（Peak）、动作电位幅值（APA）和动作电位（AP）最大上升速度（dV/dtmax）升高（图5），对表示QT延长的药剂也表现出与活体心室肌相同的反应。
图2：高纯度心室肌细胞的长时间培养
制作高纯度心室肌细胞后（d21），即使在省去纯化步骤的情况下进行200天以上的长时间培养（d201），也依然能保持高纯度。
图3：长时间培养的高纯度心室肌细胞
肌球蛋白轻链（MLC）2a（绿色）和肌球蛋白轻链（MLC）2v（红色）。
MLC 2v在心室肌特异性表达。而MLC 2a在心房肌及未成熟的心肌中表达。
表达MLC2v的心室肌样细胞特异性分化。
图4：长时间培养的心肌细胞的电子显微镜观察结果（培养第231天）
A：可以看到成熟的横纹结构和线粒体。B：可以看到T管样结构。
比例尺: 1μm（A）, 400nm（B）
图5：高纯度心室肌细胞的电生理学成熟
分别显示了最大舒张电位（MDP）、电位峰值（Peak）、动作电位幅值（APA）及动作电位最大上升速度（dV/dtmax）。随着心室肌细胞逐渐成熟，会出现MDP降低以及Peak、APA和dV/dtmax升高的现象。
论文信息
题目：Specific induction and long-term maintenance of highpurity ventricular cardiomyocytes from human induced pluripotent stem cells
期刊：PLOS ONE
URL：journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0241287
编译：JST客观日本编辑部
