Nat Commun | 上海交通大学医学院附属仁济医院占贞贞研究员团队发现解除成年心肌细胞增殖再生和表观抑制双重障碍的新靶点

哺乳动物的心肌细胞在出生早期仍具有较强增殖能力，出生后第1天(P1)的小鼠心肌损伤后可通过心肌细胞增殖实现心肌再生，但该能力在出生后第7天(P7)急剧下降并在成年(P56)后丢失。基于此，研究团队从心脏发育与损伤修复的时空变化入手，筛选可能参与心肌再生调控的RNA结合蛋白，结果发现RBM22是其中变化最为明显的靶点。结合公共数据库分析发现，缺血心脏病患者心肌组织中RBM22表达显著上调。进一步验证发现，RBM22在小鼠随年龄增长表达下调，而在心肌损伤后表达增加，并且其上调主要定位于心肌细胞。同时发现，RBM22表达水平与周期正调控基因表达水平显著相关，提示其可能参与调控心肌细胞增殖过程。

为明确RBM22在心肌损伤后再生修复中的功能，研究者构建了心肌细胞特异性敲除RBM22小鼠，进行乳鼠心尖切除和心肌梗死造模。1-3日龄乳鼠具有强大的心肌再生能力，心肌损伤后能够通过启动心肌细胞增殖实现完全再生修复，并恢复至正常的心功能。而RBM22敲除小鼠在相同损伤条件下则表现为纤维化瘢痕替代性修复，心功能恢复受阻，心肌细胞增殖比例显著降低。进一步在成年小鼠中敲除或敲低RBM22，同样加重心肌梗死后的心功能恶化，扩大纤维化面积，并抑制心肌细胞增殖，具有再生潜力的单核二倍体心肌细胞比例也显著降低。这些结果表明，RBM22是维持心肌再生潜能的关键促进因子。

为明确RBM22在心肌细胞增殖中的功能，研究者分离对照组与RBM22敲除新生小鼠原代心肌细胞，通过流式细胞术检测细胞周期分布，结果显示RBM22缺失显著抑制心肌细胞增殖。为深入探究RBM22促进心肌细胞增殖的潜在机制，研究者利用siRNA在新生小鼠原代心肌细胞中敲低RBM22后进行了RNA测序分析。KEGG富集分析表明，下调的差异基因显著富集于细胞增殖相关通路，包括DNA复制、有丝分裂细胞周期及细胞增殖正向调控等。环形热图进一步揭示，RBM22敲低导致多数细胞周期与细胞分裂相关基因转录水平下调。

为探究RBM22调控心肌细胞增殖的分子机制，研究者发现RBM22促进心肌细胞增殖的作用不依赖于其经典的可变剪接功能，进一步进行细胞组分分离，发现RBM22主要定位于心肌细胞染色质及核质组分。基于此，研究者通过CUT&Tag测序分析，结果显示与增殖能力较弱的P8心肌细胞相比，RBM22在增殖活跃的心肌细胞中显著富集于细胞周期基因(Cdk4、Ccna2和Ccne1)启动子区，EMSA及ChIP实验验证了该结合特异性。ATAC-seq结果表明，RBM22可促进上述细胞周期基因启动子区染色质开放。深入机制解析发现，RBM22通过其Pro-Rich结构域与染色质重塑复合物核心组分SMARCA4直接结合，招募RNA聚合酶II至靶基因启动子区域，促进转录起始，进而激活细胞周期关键基因的表达。

基于上述机制发现，研究者构建了心肌细胞特异性过表达RBM22的腺相关病毒AAV9，并在成年小鼠心肌梗死模型中实现原位递送。结果显示，RBM22过表达可促进细胞周期基因启动子区染色质开放，驱动成年心肌细胞增殖，显著改善心梗后心功能。为进一步探索RBM22促再生作用的种属保守性，研究者在人诱导多能干细胞来源的心肌细胞(hiPSC-CMs)中过表达RBM22，发现EdU及Aurora B阳性比例显著升高，细胞分裂活性增强，同时CCNA2、CDK4、CCNE1、CDK6等细胞周期关键基因表达上调。上述结果表明，RBM22在人和小鼠心肌细胞中具有保守的促增殖功能，为其向心肌再生治疗的临床转化提供了重要依据。