心筋細胞は少しずつ生まれ変わる
Carbon dating shows humans make new heart cellsThe cold war helps settle a hot debate about how hearts grow.Monya Baker New cells in old hearts.PunchstockFallout from nuclear bomb tests during the cold war has just yielded encouraging news for those searching for ways to reverse heart disease.A team led by Jonas Frisén from the Karolinska Institute in Stockholm has shown that adult human hearts make new muscle cells, albeit very, very slowly1.Human heart cells that can generate cardiomyocytes in culture have been identified before. But how the heart regenerates naturally has been hotly contested, says Kenneth Chien of the Harvard Stem Cell Institute in Cambridge. "This study shows for the first time and very clearly that there is some turnover of cardiomyocytes within the lifetime of an individual." It also lays to rest claims that heart cells turn over quickly, says Deepak Srivastava of the Gladstone Institute of Cardiovascular Disease in San Francisco, California.To conduct the study, Frisén created his own version of radiocarbon dating. After the Second World War, tests of nuclear bombs spewed carbon-14 pollution into the atmosphere. This isotope was incorporated into plants and the people who consumed them.After above-ground tests were stopped in 1963, levels of the isotope started to fall. The 14C in a cell's DNA corresponds to the amount of the isotope in the atmosphere at the time it was dividing, providing a way to date a cell's birth. (Unlike in archaeology studies, the half-life of 14C, about 5,700 years, does not affect these results.) Slow but steadyPeople born before 1955 - and before the most intense period of nuclear-bomb testing - had levels of 14C in their cardiomyocytes that were higher than was present in the atmosphere at the time of their birth, so some of these cells must have arisen later on in their lives. Further work and mathematical modelling allowed Frisén's team to calculate that a 50-year-old heart still contains more than half the cells it had at birth and that the turnover slows down with time. A 25-year-old heart replaces about 1% of all cardiomyocytes over a year; a 75-year-old about half that. Even that speed might be enough to be useful for people with heart disease who need new cardiomyocytes, says Charles Murry, who studies cardiovascular medicine at the University of Washington in Seattle. "They do turn over a little bit, and if we can figure how that works, we can exploit it."Frisén notes that some existing drugs cause organs to generate new cells. Erythropoeitin, for instance, causes new blood cells to form in the bone marrow. Certain antidepressants cause new neurons to form in the brain. "It's not completely science fiction to imagine pharmaceuticals that promote the production of new cardiomyocytes," he says.The next step, says Frisén, is to study heart tissue from people who have had heart attacks to see whether the heart produces more cardiomyocytes after injury. If so, techniques that enhance that process could reverse heart damage. 訳炭素年代測定法によってヒトが新たな心臓細胞を作っていることがわかった冷戦のおかげで心臓がどのように進化するかという熱い論争が決着した 冷戦中の核実験の放射性物質が心臓病を治療する方法を研究していた人々に朗報をもたらした。ストックホルムのカロリンスカ研究所のヨナス・フリセン博士が率いるチームは大人の心臓に新たな心筋細胞が非常にゆっくりと作られていくことを発見した。 ヒトの心臓細胞が培養液中で心筋細胞を作り出していくことは以前からわかっていた。しかし心臓がどのようにして自然に再生していくかについては熱い論争の的だった。ケンブリッジのハーバード幹細胞研究所、ケネス・チェン博士は語っている。「この研究によってはじめて、そして明確にわかったことは、各個人の一生のうちに心筋細胞のいくつかが変化することだ」心臓の細胞が急激に大きく変わるかどうかはまだ議論の余地がある、こう語るのはカリフォルニア、サンフランシスコの心臓血管疾患グラッドストン研究所のディーパク・スリバスタバ博士である。実験をするために、フリセン博士は自分で考案した放射性炭素年代法を作り上げた。第2次冷戦の後、核実験で大気中に炭素14が放出された。この同位体がそれを消費した植物や人々に入って行った。1963年に核の地上実験が終わった後、同位体のレベルは下がっていった。細胞DNA中の炭素14はそれが拡散した時期の大気中の同位体の量に比例する、その結果細胞の生まれた時を知ることができる。(考古学の研究と違って、炭素14の半減期はおよそ5700年であるがこの研究の結果には影響しない) 地道に研究1955年以前に生まれた人、そして核実験が最も頻繁に行われていた時期以前に生まれた人は、心筋細胞中の炭素14のレベルが生まれた時の大気中の炭素14のレベルよりも高かった。だからこれらの細胞はその後にできたものと思われる。さらに研究し数学的モデリングによってフリセン博士チームは、50歳の人の心臓は生まれた時の細胞の半分以上をもっており、入れ替わり数は年とともに減っていくことがわかった。25歳の人の心臓は全心筋細胞の1パーセントが1年で置き換わるのに対して、75歳の人はその半分程度が置き換わる。そうした遅いスピードでも新しい心筋細胞を必要とする心臓病患者の人にとっては十分有用である。こう語るのは、シアトルのワシントン大学、心臓血管医療に携わるチャールズ・マレー博士である。たしかに非常にゆっくりと置き換わるけれども、どのようにそれが起きるかを解明すれば私たちはそれを役立てることができるのです。フリセン博士の指摘によれば、現在使用されている薬の中には臓器に新たな細胞を作り出すものがある。例えば、エリスロポエチンは新しい血液細胞を作って骨髄を形成する。ある種の抗鬱剤は脳内に新たな神経細胞を作る。「新しい心筋細胞の増殖を宣伝する製薬会社の出現を想像することは全くのSF小説とは言えなくなった。」フリセン博士によると、次の段階は心臓発作を起こした人の心臓の細胞を研究して、発作後に心臓が新しい心筋細胞を作り出したかどうかを調べることです。もしそうだとすれば、そのプロセスを増幅させる技術によって心臓の損傷を治療できる。