如何讓心臟永遠跳動丨混亂檔案室_風聞

　　文｜幽篁

　　長生不老是人類自古以來的夢想，我們發展出高科技文明，但始終無法逃避衰老、死亡的命運。

　　然而，自然界許多動物，在生物學意義上卻可以實現永生。

　　燈塔水母，是由浮浪幼體長成一塊扒在海底的息肉，再發育出一個個水母。一旦受傷或者生病，它可以返老還童回到息肉狀態，再度發育。

　　▍成體燈塔水母

　　▍燈塔水母的一生

　　水螅，幾乎全身都由幹細胞組成，這些幹細胞永不衰老，具有無限自我更新的能力。正如其學名Hydra——希臘神話中的九頭蛇，擁有強悍如傳説的生命力。

　　▍極微小的水螅

　　▍希臘神話裏的九頭蛇

　　儘管這些弱小的動物具有強大恢復能力，但卻不知道明天和意外哪個先到——比如被捕食者吃掉就前功盡棄了。而人類已經爬上食物鏈頂端，顯然可以更安全地有時間思索這個問題。我們在之前的節目中介紹過人體冷凍（如何科學冷凍人肉丨混亂檔案室）、攝入NAD（「返老還童藥」鑑定指南丨混亂博物館），如果要在永生道路上邁出第一步，很多人也會想到如何讓心臟永遠跳動下去。

　　▍如何科學冷凍人肉

　　▍「返老還童藥」鑑定指南

　　心臟負責把富含氧氣和營養的血液輸送至全身。四肢、臟器、大腦，沒有一處不依賴心臟的一次次跳動射血。在過去20年裏，老年人常患的心血管疾病一直是全球人類的頭號殺手，每年奪走1790萬人的性命，佔全球死亡人數的31％。

　　▍全球主要死亡原因中，缺血性心肌梗死每年就佔900萬例

　　心臟搏動靠的是心肌細胞，而約17萬個心肌細胞是不具備分裂增殖能力的，死一個少一個，非常珍貴。如果我們能再生心肌細胞，就能擺脱頭號殺手的死亡陰影，在耄耋之年依然讓心臟強有力地供血，為身體其他部分的永生打下基礎。

　　▍心肌細胞剖面圖

　　▍心臟射血分數和心功能的關係，低於40％則有心衰風險

　　參考燈塔水母和水螅兩種截然不同的再生策略，最簡單的辦法無疑是依靠能夠無限自我更新的幹細胞。有科學家堅信心臟存在幹細胞，比如皮耶羅•安維薩(Piero•Anversa)在2001年宣佈找到了證據：將c-Kit+細胞注入心肌梗死小鼠的損傷心肌中，70％的梗死麪積再生了新的心肌，這意味着c-Kit+細胞極有可能是一種心臟幹細胞。

　　▍皮耶羅•安維薩

　　安維薩來自哈佛大學醫學院附屬的布里格姆婦女醫院，是一位知名心臟病學家，曾被美國心臟協會授予傑出科學家榮譽。他的這一驚天發現不僅引來了美國聯邦政府的滾滾資金，還吸引了眾多後來人投身心臟幹細胞領域，以c-Kit+細胞為基礎展開臨牀實驗。

　　▍安維薩2003年的論文《成年人心臟幹細胞是多能的，可支持心肌再生》

　　不過懷疑和反對的聲音一直就不小，比如2004年就有人提出其實驗結果無法重複獲得。但掌握資源與人脈的安維薩一直反唇相譏「你們這些蠢貨不懂該怎麼做實驗」。相當數量的科研團隊投入到這場交鋒中，但在之後十幾年裏，心臟幹細胞仍是主流想法。

　　2014年，反方代表心血管學家傑弗裏•莫爾肯汀（Jeffery•Molkentin)運用先進的細胞譜系示蹤技術證明只有0.027％的c-Kit+細胞發育成了心肌細胞，幾乎實錘安維薩學術造假。而且莫爾肯汀的結果分別被兩個獨立小組複製出來。

　　▍傑弗裏•莫爾肯汀

　　還沒等安維薩回話，就有追隨者跳出來反擊。因為細胞譜系示蹤技術用了熒光蛋白標記某類目標細胞，幾名從事c-Kit+細胞研究的意大利科學家表示：一定是熒光標記損害了c-Kit+細胞的基因，所以它才不能發育成心肌細胞。

　　複製莫爾肯汀結果的小組之一——中國生物學家周斌拓展了思路：我不跟你爭論c-Kit+細胞是不是幹細胞了，我要向你證明，心臟裏任何一種幹細胞都沒有！

　　▍運用示蹤技術標記的細胞圖像

　　他的方法是：把所有的心肌細胞標記一個顏色，非心肌細胞標記另一個顏色。這樣通過顏色變化就能直觀地看出到底有沒有幹細胞再生心肌。動物實驗的結果是：成年齧齒動物裏統統沒有，只有新生兒小鼠才有。

　　鐵證如山，維護安維薩的意大利科學家還有異議：你有可能無意中把心臟幹細胞標錯顏色了。面對這麼牽強的理由，莫爾肯汀冷笑表示：如果幹細胞被標成肌細胞的顏色，那説明它本來就不是幹細胞，只是未成熟的肌細胞。

　　2018年，哈佛大學及其附屬布里格姆婦女醫院宣佈撤回了安維薩31篇論文，並關閉了他的實驗室。調查組公佈這些論文涉嫌數據和顯微鏡圖像造假。學術泰斗安維薩公開甩鍋，説圖像都是他同事操縱的。

　　▍撤稿觀察網站「Retraction Watch」的報道

　　十餘年間，皮耶羅借所謂的「心肌幹細胞」之名申請的基金超過5000萬美元，堪稱二十一世紀最大的學術騙局之一。這場造假最大的悲劇不僅是一個科學家跌落神壇，而是動搖了整個心臟研究領域。而包括美國、中國在內的很多國家，在這個研究領域的總投入更是難以計量。這不止是對社會資源的浪費，更耽誤了這一領域的科研進程，讓無數參與其中的學者深受其害。

　　▍哈佛大學撤稿事件始末

　　帝國崩潰之後，心臟幹細胞領域還有少數人試圖在災後重建。他們現在支持的理論是：心臟幹細胞不會再生成心肌細胞，但它會分泌一種名叫旁分泌因子的小分子，來營造幫助受損心肌細胞修復的環境。是否能獲得學界支持還撲朔迷離。

　　另外一邊，科學家們想到既然水螅的路走不通，那就試試燈塔水母的法子——重新激活細胞週期，讓心肌細胞返老還童。能夠調節這一進程的，是細胞週期蛋白。

　　▍洛倫•菲爾德

　　洛倫•菲爾德（Loren J. Field）是這一領域的領軍人物，他的團隊從細胞週期蛋白D入手，在轉基因小鼠中分別表達D家族的三個成員D1、D2、D3，研究結果令人振奮：在心肌損傷後，D2小鼠的細胞週期活性增加了500倍。

　　▍細胞週期及各週期表達的細胞週期蛋白

　　針對D2進行進一步實驗：閉塞實驗鼠和同窩兄弟姐妹的冠狀動脈，7天后它們的左心室都出現約53％的心肌梗死，然而在損傷後第60天和第180天，D2小鼠的梗塞面積顯著減少，對照組的梗死麪積沒有改善，甚至還有擴大趨勢。

　　▍實驗結果

　　細胞週期蛋白還有A、B等其他家族，是否也有潛力呢?答案是肯定的，不少後輩已經在細胞週期蛋白這一領域收穫頗豐，這是一條真實的通途。

　　還有的科學家腦洞更大：心肌損傷後，成纖維細胞會被激活，開始修修補補。通過增殖、分泌大量細胞外基質蛋白，最終形成瘢痕組織，這塊帶疤心肌也就失去了收縮力。如果能找個靠譜的程序員重新編程成纖維細胞，讓它改行去當心肌細胞，一來獲得了心肌細胞，二來解決了瘢痕組織，一石二鳥。

　　▍一幅科學漫畫，心肌打電話叫成纖維細胞來補破洞

　　▍成纖維細胞形成瘢痕組織的過程

　　這個程序員，就是各種轉錄因子。比如在體外過度表達轉錄因子GMHT和GMT，再以病毒為載體送進新生小鼠細胞內。實驗證明，心肌損傷的小鼠，GMT療法四周後，心肌邊界區35％的細胞來自於成纖維細胞，GMHT療法三週後，至少產生了一萬個心肌細胞，構成心肌邊界區的6％。兩種轉錄因子療法都持續改善了左心室功能。

　　▍箭頭都代表轉錄因子，舉例的實驗是其中兩種

　　很多人可能養過斑馬魚，這種小魚可是個能再生心臟和大腦的「怪物」，而且它和人類重合的基因超過70％，是理想的實驗動物。2021年四月，一個心臟研究所發現了斑馬魚再生心臟的秘密開關——轉錄因子KLF1，受傷後開關啓動，心肌細胞就開始增殖，完全修復後，開關關閉。人類也有這個開關嗎？有，KLF1是生成紅細胞的必需品。KLF1依賴的心肌細胞再生機制將為心臟中心肌發生的研究提供新的參考。另外，可能為有缺陷的心臟病患者提供相應治療策略。

　　▍斑馬魚的心臟再生

​　　2021年5月，維也納一家研究所通過在體外利用化學物質誘導多功能幹細胞製造了許多芝麻大小的微型心室，第五天，這些小心臟開始抽搐，第七天，它們開始搏動。儘管現有的心臟再生手段尚不足以應用於臨牀，但無論是體內還是體外再生，看上去均有所突破。

　　▍人工小心臟的搏動

　　或許終有一天，人類能真正擁有永遠跳動的心臟。前提是科研過程貨真價實，避免因個人貪慾而嚴重造假。但對永生的追求，何嘗又不是一種全體人類的貪慾呢？

　　參考文獻：

　　1.Michael Rubart and Loren J. Field CARDIAC REGENERATION: Repopulating the Heart

　　2.Florian Weinberger and Thomas Eschenhagen Cardiac Regeneration: New

　　Hope for an Old Dream

　　3.Secrets of Healing the Heart Discovered in Zebrafish Studies 2021.4.9

　　https://www.genengnews.com/topics/drug-discovery/secrets-of-healing-the-heart-discovered-in-zebrafish-studies/

　　4.Scientists have grown a beating mini heart organoid in the lab 2021.5.21

　　https://www.sciencefocus.com/news/beating-heart-organoid/

　　5.Adult Cardiac Stem Cells Don’t Exist: Study 2018.9.5

　　https://www.the-scientist.com/news-opinion/adult-cardiac-stem-cells-dont-exist--study-64752