心脏，作为人体的 “动力泵”，一旦受损，后果不堪设想。心血管疾病（CVDs）在 2020 年夺走了全球 1905 万人的生命，成年心肌细胞在心脏受伤后无法有效更新，是导致心血管疾病高死亡率的关键因素。因此，实现心肌再生，成为临床治疗心血管疾病梦寐以求的目标。目前，促进内源性心肌细胞增殖和移植外源性心肌细胞成为两大热门研究方向。人类多能干细胞衍生的心肌细胞（hPSC-CMs）为心肌再生带来了希望，但如何提高其增殖能力、解决移植细胞存活率和植入率低的问题，成为了摆在科研人员面前的难题。
在这个背景下，苏州大学第一附属医院等机构的研究人员踏上了探索之旅，相关研究成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》上。他们聚焦于一种名为 circALPK2 的环状 RNA（circRNA），试图揭开它在心肌细胞增殖和心肌梗死（MI）治疗中的神秘面纱。
研究人员采用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，利用细胞培养技术，培养了 H1 人胚胎干细胞（hESCs）和 HEK293T 细胞等，并将 hESCs 诱导分化为心肌细胞（hESC-CMs）。通过慢病毒介导的 shRNA 干扰技术，敲低 circALPK2 的表达；同时，运用 RNA 测序技术，分析敲低 circALPK2 后基因表达的变化。在动物实验方面，构建了心肌梗死小鼠模型，将野生型和 circALPK2 敲低的 hESC-CMs 注射到小鼠体内，利用超声心动图和组织学分析评估心脏功能和修复情况 。
- circALPK2 在心肌细胞中高表达且功能独特：研究人员发现 circALPK2 由 ALPK2 基因第 4 外显子反向剪接形成，在 hESC-CMs 中特异性高表达。敲低 circALPK2 后，进行基因表达谱分析，发现差异表达基因显著富集于细胞分裂和有丝分裂细胞周期等生物过程。进一步实验表明，circALPK2 对心肌细胞具有抗增殖作用，CCK-8 实验和 EdU 染色结果显示，敲低 circALPK2 可显著促进心肌细胞增殖，同时细胞周期相关基因 CCNA2 和 CDK1 的表达也明显增加。
- circALPK2 通过 “海绵” 机制调控 miR-9：circRNA 具有作为 miRNA “海绵” 的潜力。研究人员预测 circALPK2 的靶 miRNA，经 RT-qPCR 验证，发现敲低 circALPK2 后只有 miR-9 表达上调。双荧光素酶报告实验证实 circALPK2 可作为 miR-9 的海绵，结合 miR-9。过表达 miR-9 可促进心肌细胞增殖，这表明 circALPK2 可通过抑制 miR-9 的表达，进而影响心肌细胞增殖 。
- GSK3β 是 miR-9 的直接靶基因：为探究 miR-9 调控心肌细胞增殖的机制，研究人员预测其靶基因，经分析发现细胞周期相关基因 GSK3β 可能是关键靶点。RT-qPCR 和荧光素酶报告实验表明，GSK3β 是 miR-9 的直接靶基因，敲低 circALPK2 和过表达 miR-9 均可抑制 GSK3β 的表达 。
- GSK3β 介导 circALPK2/miR-9 轴调控心肌细胞增殖：用 GSK3β 抑制剂 CHIR 处理 hESC-CMs，发现细胞周期基因表达增加，细胞增殖活性增强。在 circALPK2 敲低的 hESC-CMs 中过表达 GSK3β，细胞周期基因表达降低，细胞增殖能力下降。这一系列实验表明，GSK3β 是 circALPK2/miR-9 轴调控心肌细胞增殖的关键靶点 。
- 敲低 circALPK2 增强 hESC-CMs 的心脏修复能力：将野生型和 circALPK2 敲低的 hESC-CMs 注射到心肌梗死小鼠体内，超声心动图分析显示，敲低 circALPK2 可显著提高小鼠心脏的射血分数（EF）和缩短分数（FS），改善心脏功能。Masson 染色和纤维化标记物检测表明，敲低 circALPK2 可减小梗死面积，减轻心脏纤维化。此外，体内生物发光成像和免疫荧光染色显示，敲低 circALPK2 可增强 hESC-CMs 在小鼠心脏中的保留 。
这项研究揭示了 circALPK2/miR-9/GSK3β 轴在调控心肌细胞增殖和心脏再生中的重要作用。circALPK2 作为一种负调控因子，通过海绵机制抑制 miR-9，进而上调 GSK3β 的表达，抑制 WNT 信号通路，最终抑制心肌细胞增殖和心脏修复。敲低 circALPK2 则可打破这种抑制，促进心肌细胞增殖，增强 hESC-CMs 的心脏修复能力。
然而，研究也存在一定局限性，hPSC 衍生的心肌细胞处于胚胎或胎儿阶段，具有增殖能力，该研究成果在成年心肌细胞中的调控作用还需进一步探索。尽管如此，该研究为心血管疾病的治疗提供了新的潜在靶点，为心肌再生带来了新的希望。未来，科研人员有望基于此研究，开发出更有效的心血管疾病治疗策略，让更多患者受益 。
