4 条供者来源心肌细胞系及分子信号与功能测量示意。
4 条供者来源心肌细胞系及分子信号与功能测量示意。(NAMs China)

在同一患者背景下比较信号与功能

扩张型心肌病患者对治疗的反应差异较大。加拿大研究团队使用人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)来源心肌,尝试把受体信号与心肌功能测量结合起来,研究不同个体的细胞药理反应。

研究纳入 2 位健康供者和 2 位患者,各建立 1 条细胞系,再分化成心肌。团队使用定位于细胞核或胞质的生物传感器观察蛋白激酶 A(protein kinase A,PKA)及胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)活动,并分别测量钙信号、细胞外电位和阻抗相关收缩指标。

同一种受体刺激可引起不同信号反应

研究比较多种 G 蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)相关激动剂及对照刺激。1 位患者来源细胞对去氧肾上腺素呈现较独特的胞质 PKA 增强,对内皮素-1 则出现较高的核内 ERK 活动。

另 1 位患者来源细胞对异丙肾上腺素及其他肾上腺素能刺激的 PKA 响应较弱。研究进一步在单细胞层面区分响应高低不同的细胞群,使相同供者细胞系内部的异质性也能被观察到。

信号增强并不总伴随收缩变化

团队随后比较钙活动、细胞外电位和阻抗测量。去氧肾上腺素虽然使其中 1 位患者的胞质 PKA 活动增强,但剂量增加时,各细胞系的搏动频率与阻抗幅度均未出现明确提高。

异丙肾上腺素可提高搏动频率;内皮素-1 也提高频率,并伴随阻抗幅度下降趋势。阻抗幅度在这里是收缩相关测量,研究将其与电活动和钙动态分开分析,以观察刺激后不同功能维度是否一致。

不同测量条件也影响对个体反应的理解

1 位患者的细胞在钙成像中对异丙肾上腺素的频率响应较弱,但细胞外电位记录中仍可见频率增加。作者认为,后者同时进行阻抗测量时采用电刺激,可能影响这一差别。两种测量提供了互补信息,也需要保留各自条件。

这项工作以 4 条供者来源细胞系建立探索性测量流程,样本规模尚不足以定义扩张型心肌病人群的共同反应。作者计划扩展患者队列,并把分子及功能特征与临床资料比较,用于进一步研究可能的个体化药理分组。

来源与延伸阅读

  1. Evaluating and comparing the signalling and functional landscape of hiPSC-CMs derived from patients with dilated cardiomyopathy. npj Biomedical Innovations. 2026. DOI: 10.1038/s44385-026-00111-8 ↗