心血管疾病是全球疾病死亡的主要原因，《中国心血管健康与疾病报告2021》指出，中国心血管病患病率处于持续上升阶段。推算心血管病现患人数3.3亿。由于复杂的致病因素，心血管疾病目前仍难以预防。干细胞的广泛应用，为心肌细胞的再生修复予以了新的希望。干细胞通过再生心肌细胞的方法治疗心血管疾病，已经成为目前公认的最有前途的治疗手段。
2001年I Kehat等人在研究中描述了源自人类胚胎干细胞（ES）的心肌细胞的表型特性。证明了人类胚胎干细胞衍生的心肌细胞具有早期心肌细胞的结构和功能特性。这一独特分化系统的建立可能对早期人类心脏分化、功能基因组学、药理学测试、细胞治疗和组织工程的研究产生重大影响[1]。
2002年Chunhui Xu 等人对于人类胚胎干细胞（hES）能否有效地生成功能性心肌细胞展开了研究。使用3个亲本hES细胞系和2个克隆hES细胞系评估心肌细胞分化。在分化条件下，1周后观察到跳动细胞，随着时间的推移，跳动细胞的数量增加，并能保持70天以上的收缩性[2]。
2003年Christine Mummery等人使用hES细胞与小鼠的内脏内膜（VE）样细胞共同培养的方法诱导hES细胞的心肌细胞分化，证明在不发生自发心脏发生的hES细胞中可以诱导心肌细胞的分化[3]。
2005年Robert Passier等人证明了在无血清的情况下，干细胞与内胚层细胞共培养诱导心肌细胞的跳动区域的数量增加了24倍。当抗坏血酸被添加到无血清培养物中时，跳动区域的数量又增加了40%[4]。
2008年Lei Yang等人分析了人类胚胎干细胞分化培养中的心血管系统发展。发现在无血清培养基中使用激活素A、骨形态发生蛋白4（BMP4）、基本成纤维细胞生长因子（bFGF，也称为FGF2）、血管内皮生长因子（VEGF）和dickkopf同源物1（DKK1）的组合诱导后，会产生由大于50%的收缩心肌细胞组成的群体[5]。
2011年Steven J Kattman等人发现心脏中胚层和心肌细胞的特异性是由激活素/淋巴结和BMP信号水平的微小变化决定的。心脏中胚层的形成也可以通过KDR和PDGFR-α的共表达来监测，并且这一过程同样依赖于激活素/节点和BMP信号的最佳水平。发现个体小鼠和人类多能干细胞系需要优化这些信号通路以实现有效的心脏分化[6]。
2012年Xiaojun Lian等人的研究表明，Wnt信号的时间调制对于hPSCs的有效心脏诱导既是必要的也是充分的。仅仅通过遗传或化学介导的单一发育途径的操作，就能在确定的、无生长因子的条件下产生功能性心肌细胞，这种强大的能力应有助于可扩展地生产适合研究和再生应用的心脏细胞[7]。
直至2012年Paul W Burridge等人详细总结并明确了从hPSCs和重新编程的成纤维细胞生成新的心肌细胞的较为完备的方法，并明确指出了潜在的应用和未来的挑战[8]。
胚胎干细胞分化心肌细胞的相关研究历时近15年，最终形成了较为完善的培养分化体系，为后续心脏类器官的研究以及心脏的发育过程探索提供的重要研究工具，同时大大加快了心血管疾病治疗新方法的开发与应用。
[1] Kehat I, Kenyagin-Karsenti D, et al. Human embryonic stem cells can differentiate into myocytes with structural and functional properties of cardiomyocytes. J Clin Invest. 2001 Aug;108(3):407-14. doi: 10.1172/JCI12131.
[2] Xu C, Police S, Rao N, Carpenter MK. Characterization and enrichment of cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells. Circ Res. 2002 Sep 20;91(6):501-8. doi: 10.1161/01.res.0000035254.80718.91.
[3] Mummery C, Ward-van Oostwaard D, et al. Differentiation of human embryonic stem cells to cardiomyocytes: role of coculture with visceral endoderm-like cells. Circulation. 2003 Jun 3;107(21):2733-40. doi: 10.1161/01.CIR.0000068356.38592.68.
[4] Passier R, Oostwaard DW, et al. Increased cardiomyocyte differentiation from human embryonic stem cells in serum-free cultures. Stem Cells. 2005 Jun-Jul;23(6):772-80. doi: 10.1634/stemcells.2004-0184
[5] Yang L, Soonpaa MH, et al. Human cardiovascular progenitor cells develop from a KDR+ embryonic-stem-cell-derived population. Nature. 2008 May 22;453(7194):524-8. doi: 10.1038/nature06894.
[6] Kattman SJ, Witty AD, et al. Stage-specific optimization of activin/nodal and BMP signaling promotes cardiac differentiation of mouse and human pluripotent stem cell lines. Cell Stem Cell. 2011 Feb 4;8(2):228-40. doi: 10.1016/j.stem.2010.12.008.
[7] Lian X, Hsiao C, et al. Robust cardiomyocyte differentiation from human pluripotent stem cells via temporal modulation of canonical Wnt signaling. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Jul 3;109(27):E1848-57. doi: 10.1073/pnas.1200250109. Epub 2012 May 29.
[8] Burridge PW, Keller G, Gold JD, Wu JC. Production of de novo cardiomyocytes: human pluripotent stem cell differentiation and direct reprogramming. Cell Stem Cell. 2012 Jan 6;10(1):16-28. doi: 10.1016/j.stem.2011.12.013.
一米生物创立于2017年，是一家核心发展基因细胞治疗(GCT)、干细胞转化医学、分子诊断、单细胞测序等技术，以及开发生物样本采集与保存的国家级高新技术企业。公司目前总面积1万多平，建有GMP净化车间，并通过了南德TÜV以及ISO13485质量体系认证。一米生物系领因上海的全资子公司。
公司重视人才和关键技术的发展和储备，立足于为客户需求开发产品并将解决方案做到极致的信念。研发生产的众多产品已获得国内医疗器械备案及注册证，欧盟CE认证和美国FDA备案，其中一体式唾液采集器荣获中国和美国发明专利授权。除国内市场外，公司业务已覆盖美国、英国、澳大利亚、日本、韩国等海外市场，面向全球范围提供产品与服务。
公司建立以来，坚持践行诚信、合作、勇于突破的理念，获得诸多第三方检验所、CGT工业、科研院所等行业顶层客户的信任与合作。
一米生物深耕生命科学研究与诊断技术领域，致力于为人类健康防治和疾病精准诊断的发展服务。
微信号｜一米生物
服务热线｜400-097-3606
