栏目介绍
彤心飞传是由医院心脏科刘彤教授和郑州医院心内科谷云飞共同推出的一档心血管前沿文献速读栏目。每期精选国际顶级期刊心血管领域的最新文献进行深度呈现，以期让国内相关专业人员可以同步跟踪学科进展，了解前沿动态资讯，获取最新研究结论。
先天性心脏病（congenitalheartdiseases，CHDs）是世界范围内最常见的新生儿出生缺陷，主要类型包括房间隔缺损、室间隔缺损、房室间隔缺损以及肺动脉狭窄等。从遗传学角度发现可靠的致病基因靶点，揭示其内在病理机制，对于先天性心脏病的产前诊断和预防具有重要的临床应用价值。
近日，苏州大学胡士*团队在CardiovascularResearch杂志上发表了题为“Patient-specificiPSC-derivedcardiomyocytesrevealabnormalregulationofFGF16inafamilialatrialseptaldefect”的研究论文。该研究联合患者特异性诱导多能干细胞（inducedpluripotentstemcells，iPSCs）疾病模型和人胚胎干细胞（embryonicstemcells，ESCs）基因编辑模型，深入揭示了GATA4TM突变诱发房间隔缺损的病理机制，为先天性心脏病的产前诊断、预防和药物开发提供了有意义的靶点，为治疗先天性心脏病提供理论基础。
GATA4作为转录因子在心脏发育的各个阶段均发挥重要作用，包括心脏的形态发生、腔室形成、心室心房细胞的增殖和心脏收缩等方面。目前，先天性心脏病患者中已经鉴定出的GATA4的突变位点已超过个，这些已报道的突变位点绝大多数位于GATA4基因的编码区。然而，关于这些突变位点的致病机制研究甚少，所以探讨GATA4突变诱发先天性心脏病的病理机制至关重要。
胡士*团队通过前期临床筛选，发现了携带GATA4TM突变的房间隔缺陷家族。该研究建立了携带GATA4TM突变的先天性心脏病患者特异性的iPSCs疾病模型以及突变位点校正的iPSCs细胞系，并通过基因编辑技术建立了GATA4TM杂合突变的ESCs细胞模型。利用心肌细胞定向分化技术获得心肌细胞，分析了GATA4TM突变蛋白质对心肌细胞功能的影响。病人特异携带GATA4TM突变的iPSCs（iPSCs-GATA4TM）和野生型iPSCs均具有自我更新和三胚层分化潜能。iPSCs-GATA4TM分化的心肌细胞增殖能力明显降低，心肌细胞增殖缺陷的表型也在基因编辑引入GATA4TM突变的ESCs（ESCs-GATA4TM）模型中得以证明。
通过ChIP-Seq和RNA-Seq高通量测序数据联合分析发现：GATA4TM结合DNA的能力明显下降，并且在结合的DNA序列的偏好性上出现了明显的偏移，GATA4TM心肌细胞中与心脏收缩、发育、细胞交流及细胞增殖相关基因的表达显著下调。基于心肌细胞增殖缺陷的表型，研究人员发现FGF16在GATA4TM心肌细胞中表达显著下调。为了验证FGF16基因是否为GATA4的靶基因，通过ChIP-PCR和启动子荧光素酶分析发现，野生型GATA4能够直接结合到FGF16基因的启动子上，对其进行正向调控，而突变型GATA4TM蛋白的结合能力显著降低。最终在GATA4TM心肌细胞中过表达FGF16基因能够挽救心肌细胞增殖缺陷的表型。
总之，本文作者们通过构建病人特异性iPSCs模型和基因编辑的ESCs模型，研究人员发现GATA4TM突变并不会影响多能干细胞的干性和分化能力，但GATA4TM心肌细胞的增殖能力显著降低。在调控机制方面，突变型GATA4TM蛋白的结合能力明显降低，且直接影响FGF16基因的表达，从而导致心肌细胞增殖缺陷；而在GATA4TM心肌细胞中过表达FGF16能够挽救心肌细胞增殖缺陷的表型（图1）。本研究首次从人心肌细胞中明确了GATA4TM的突变与先天性心脏病的直接关系，为先天性心脏病产前筛查提供了重要靶点，同时为GATA4TM突变的先天性心脏病的治疗提供了药物筛选模型。
图1.GATA4TM突变引发房间隔缺陷的机制
该研究合作单位包括：复旦大学、河北北方学院、湖北医药学院胚胎干细胞研究湖北省重点实验室、南京医科大学附属无锡妇幼保健院。
原文链接
