これまでの心筋リプログラミング効率は低く, また血清入りの培養液を使用するため安全面の課題があった。そこで本研究では無血清培養下で拍動心筋の誘導を促進する化合物を同定し, 安全かつ効率の良い心筋直接リプログラミング法を確立することを目的とした。研究の結果, マウス線維芽細胞から心筋誘導遺伝子を導入後, FGF2/FGF10/VEGFを添加した無血清培地で培養をすると, 通常の血清培地と比較して約40倍心筋誘導が改善した。またFGF2/FGF10/VEGF 添加により, 2つの転写制御因子(Mef2c, Tbx5)のみで心筋誘導することが可能になった。
Fibroblasts can be directly reprogrammed into cardiomyocyte-like cells (iCMs) by overexpression of cardiac transcription factors, including Gata4, Mef2c, and Tbx5 ; however, this process is inefficient under serum-based culture conditions. Here, we found that a combination of fibroblast growth factor (FGF) 2, FGF10, and vascular endothelial growth factor (VEGF), termed FFV, promoted cardiac reprogramming under defined serum-free conditions, increasing spontaneously beating iCMs by 40-fold compared with those under conventional serum-based conditions. Mechanistically, FFV activated multiple cardiac transcriptional regulators and converted partially reprogrammed cells into functional iCMs through the p38 mitogen-activated protein kinase and phosphoinositol 3-kinase/AKT pathways. Moreover, FFV enabled cardiac reprogramming with only Mef2c and Tbx5 through the induction of cardiac reprogramming factors, including Gata4.
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