[发明专利]ETS2和MESP1由成纤维细胞生成心脏祖细胞

说明书

技术领域

本申请要求享有2010年3月5日提交的、名称为“ETS2 AND MESP1GENERATE CARDIAC PROGENITORS FROM FIBROBLASTS”的美国临时专利申请系列号61/339,509的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

本发明的一个方面一般地涉及细胞分化领域，更特别地涉及通过成纤维细胞的分离、更新以及定向分化为特定的成熟的心脏细胞类型、起搏细胞类型、平滑肌细胞类型和内皮细胞类型从而使心血管组织再生的策略。

背景技术

哺乳动物心脏组织的损伤常常导致大量心脏细胞(包括成熟的心脏细胞、起搏细胞、平滑肌细胞和内皮细胞)损失。尽管有迹象表明，心脏细胞能够在人中再生(Bergmann等，2009)，但是其机制并不清楚，并且该过程对于修复常见类型的心脏损伤(例如缺血、梗塞、创伤或者由于毒素或病毒感染引起的伤害)来说似乎进行得不够快。因此，实验性心脏药物的中心目标是研发使由于心脏损伤而损失的心脏细胞再生的方法。已进行了对胚胎心脏发生机制的研究，其目标是在体外或体内复制心脏发生过程，以达到使受损组织再生的目的。

最近的研究已鉴定出多能(Isl1+)心血管祖细胞(multipotent(Isl1+)cardiovascular progenitor，MICP)细胞，其能够分化形成成熟的心脏组织。已分离了来源于胚胎干细胞(embryonic stem(ES)cell)的MICP细胞，其能够产生内皮细胞、心脏细胞和平滑肌细胞(Moretti等，2006)。基因研究已表明，这些MICP细胞表达Isl1、Nkx2.5和Flk1。

研究心脏发生的模型系统包括海鞘类玻璃海鞘(Ciona intestinalis)(Beh等，2007)。谱系研究已显示，成年玻璃海鞘的心脏来源于两种表达Ci-Mesp(碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子)以及Ci-Est1/2的起始细胞(founder cell)(Imai等，2004；Satou等，2004)。此外，还表达保守的心脏特化基因NK4(tinman nkx2.5)、GATAa(pannier/GATA4/5/6)、Hand和Hand样的海鞘类直系同源物(Imai等，2003；Davidson，2007；Davidson和Levine，2003；Satou等，2004)。Ci-Mesp敲低的胚胎不发育出心脏原基(primordia)，并且对Ets1/2活性的靶向抑制还阻断了心脏特化和心脏区的扩展。类似地，Ci-Mesp、Mesp1、Mesp2的鼠同源物表达于定向为颅骨-心脏中胚层的早期中胚层中(Saga等，2000)。只有Mesp1/Mesp2双敲除的小鼠缺乏心脏中胚层(Saga等，1999；Kitajima等，2000)，这表明这些基因在指导高等脊椎动物中出现心脏祖细胞中发挥作用。Mesp基因的冗余使得胚胎中的进一步研究成为艰难的任务。

本领域中所需的是诱导心脏发生的方法，以实现心脏细胞再生从而用于治疗受损心脏组织的目的。Yamanaka、Thomson和Daley小组已报道了利用有限数目的、对于保持自我更新和多能性来说重要的转录因子使人的体细胞重编程为多能细胞(Takahashi等，2007；Yu等，2007；Park等，2008)。本发明的一个方面提供了使体细胞重编程以及定向分化为心脏祖细胞的方法。因此，本申请的一个实施方案提供了测试如下独特的调节模式的方法，在所述调节模式中，ETS2和Mesp1是转化性的(transformative)(这与NKX2.5和ISL1不同)，其将非胚胎的正常人皮肤成纤维细胞(normal human dermal fibroblast，NHDF)转变为初级心脏祖细胞。本申请的另一个方面是阐述Mesp1在指导心脏祖细胞出现的调节层次中的作用。

概述

本发明的一个实施方案涉及使用异源基因表达来调节细胞分化能力。本发明的一些实施方案涉及通过将重编程因子(reprogramming factor)递送至细胞从而诱导出心脏祖细胞的方法，其中所述重编程因子包含ETS2或者ETS2与Mesp1的组合。