基质刚度重构染色质促进成纤维细胞向心脏瓣膜内皮样细胞转分化

目的心脏瓣膜病严重危害人类健康。手术替换心脏瓣膜是常用的治疗策略。但是现有的瓣膜替换物,如牛心包瓣或机械瓣,耐久性不足,易钙化,因此构建细胞化组织工程瓣是解决问题的关键。但如何高效获得瓣膜内皮细胞(VEC)是一个重大挑战。方法利用小分子化合物和基质刚度调节的协同诱导策略,将小鼠以及人成纤维细胞直接转分化为瓣膜内皮样细胞,用多种分子生物学手段检测基因蛋白表达水平,用功能性实验检测细胞的功能,用Ch IP实验揭示基质刚度调节转分化的分子机制,用大鼠模型评估构建的细胞化组织工程瓣功能情况。结果基于小分子化合物诱导的转分化效率太低,而结合软基质的协同诱导策略可大大提高小鼠及人成纤维细胞的转分化效率,获得稳定且高表达VEC相关基因和蛋白心脏瓣膜内皮样细胞。将其移至脱细胞瓣构建的细胞化组织工程瓣可有效发挥瓣膜内皮细胞相关功能。移植到免疫缺陷大鼠腹主动脉内2个月依然保持完整且功能正常。基于Ch IP实验探究其机制,发现软基质可降低成纤维细胞H3K9me3,疏松染色质,从而促进VEC样基因的表达。结论本研究通过基质刚度及小分子化合物协同诱导策略可将成纤维细胞高效转分化为VEC样细胞,利用其构建的细胞化组织工程瓣,可在体内稳定发挥功能。