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在澳大利亚悉尼的张任谦（Victor Chang）心脏研究所，有数万条蓝色和银色相间的小热带鱼——斑马鱼在水族箱里游来游去。这些小鱼最长不过4厘米，但在它们纤细小巧的身体里，跳动着强大的心脏，足以令人类自叹不如。科学家正在探索小鱼的心脏秘密，以期开发新的药物，治疗人类健康的头号杀手——心血管疾病。
▲斑马鱼（图片来源：参考资料[2]；Credit：Victor Chang心脏研究所）
成年人的心脏，再生能力很差，一旦心脏病发作（心肌梗死），受损的心肌便很难复原，最终带来各种各样的健康问题。然而科学家们发现，斑马鱼在心脏受损后，有着极为出色的自我修复心肌的能力。甚至在切除一部分心脏后，还能在几周内重新长好！斑马鱼的心脏是如何完成这一壮举的呢？最近，科学家们发现了其中的秘密。
在顶尖学术期刊《科学》近日发表的一篇研究论文中，张任谦心脏研究所的科学家们首次在斑马鱼的体内确认了心肌再生的一个关键基因。这个基因就像一个开关，可以在心脏病发作后启动心肌细胞的分裂和增殖，最终使受损的心肌完全再生和彻底愈合。负责这项研究的菊地和（Kazu Kikuch）教授认为，“这一发现或将彻底改变心脏病的治疗。”
▲通讯作者菊地和教授与斑马鱼（图片来源：参考资料[2]）
科学家们发现的这个基因名为Krüppel样因子1（简称Klf1），过去人们只知道它在红细胞的发育过程中起作用，作为一种转录因子，调控其他下游基因的表达。而在这项新研究中，科学家们发现，斑马鱼心脏受损后，Klf1在心肌细胞中特异表达。进一步探索发现，激活Klf1可以使其余未受损的心肌细胞回到一种较不成熟的状态，并改变细胞的线粒体代谢，从而使这些细胞能够分裂产生新的心肌细胞，加速心肌愈合。实验显示，删除斑马鱼的Klf1基因，会令它们的心脏丧失自我修复的能力。这一结果表明，Klf1对于心肌修复至关重要。与此同时，这项研究还为领域内一个争议已久的问题提供了答案。研究人员发现，抑制心肌细胞中的Klf1功能，会严重损害心脏的再生能力，但不会影响心脏的早期发育。“这是一个明确的证据，表明心脏损伤后的再生过程与心脏的发育过程并不相同，涉及完全不同的分子途径。”该研究所的Bob Graham教授评论。Graham教授补充说，利用这项发现，他们希望可以为心脏病患者带来革命性的治疗方法。“这个基因可能也在人类心脏中充当开关。对这其功能的进一步研究将为我们提供线索，开启人类心脏的再生。”菊地和教授指出：“考虑到这些小鱼和人类有超过70%的基因是相同的，这一发现很有可能拯救许多生命，带来新药发现。”[1] Masahito Ogawa et al., (2021) Krüppel-like factor 1 is a core cardiomyogenic trigger in zebrafish. Science Doi: 10.1126/science.abe2762[2] World First Discovery Uncovers Secret Switch That Could Revolutionise Heart Attack Treatment. Retrieved Apr. 13, 2021 https://www.victorchang.edu.au/news/discovery-uncovers-switch-revolutionise-heart-attack-treatment
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