Circulation：心脏再生新突破！PHF7 单因子疗法改善心梗小鼠心功能，多组学揭示表观遗传调控机制

心肌梗死（Myocardial Infarction, MI）是全球范围内导致心力衰竭和死亡的主要心血管疾病。由于心脏自身修复能力极为有限，现有临床治疗手段难以有效逆转心肌损伤。近年来，将成纤维细胞（fibroblasts, CFs）直接重编程为功能性心肌细胞的研究备受关注，被视为一种极具潜力的心脏再生治疗策略。然而，当前的重编程技术通常依赖多种转录因子，重编程效率较低，且难以克服成人及人类成纤维细胞中存在的表观遗传屏障，严重制约了其向临床应用的转化。

表观遗传调控因子PHF7，该因子被发现能够识别并调控心脏超增强子的染色质可及性，从而在体外实验中显著提高成人成纤维细胞向心肌细胞的重编程效率。发表在Circulation杂志的一项研究，探索了PHF7是否具备单独驱动成纤维细胞重编程的能力，及其对心肌梗死小鼠心脏功能的影响。同时，通过应用10X单核多组学技术，研究揭示了这一过程背后的分子机制。

本研究使用小鼠永久性冠状动脉前降支（LAD）结扎制造心肌梗死模型，随后直接向心肌缺血区注射携带PHF7基因的逆转录病毒单因子或与其他转录因子组合的重编程“鸡尾酒”。动物存活率、心脏功能参数通过超声心动图和心脏磁共振成像（MRI）进行动态监测及评价。CFs的来源与转分化通过基因诱导的系谱追踪技术确认。最后，利用10X Genomics多组学平台联合进行单核RNA测序与染色质开放性测序（snRNA-seq与snATAC-seq），构建心脏不同细胞类型的转录组与表观基因组图谱，深入解读PHF7介导的分子调控机制。

研究结果

1、体外重编程实验显示PHF7显著提升成纤维细胞转录心肌程序

在成人尾尖成纤维细胞（TTFs）中，PHF7与单一转录因子Tbx5（PT）联用，或与Mef2c和Tbx5（PMT）组成简化重编程因子组合，可诱导10%左右细胞表现心肌样标志物（α-MHC-GFP阳性，心肌肌钙蛋白T阳性）。RNA测序显示PHF7组合独特激活心肌特异性转录网络，比传统三因子GMT组（Gata4+Mef2c+Tbx5）高表达心肌结构蛋白和调控心脏发育的关键基因（图1）。

【图1】PHF7激活体外成纤维细胞向心肌细胞转录谱重编程

2、PHF7基因注射显著改善小鼠心肌梗死后心脏结构与功能

小鼠LAD永久结扎后，即刻心脏注射携带PHF7基因的病毒（单因子PHF7或组合PT、PMT）15%以上提升心脏射血分数（EF），21日后持续改善，且30天存活率显著提升（图2B-D）。16周MRI和心脏组织染色显示纤维化面积减少，左心室容积明显缩小，心肌重塑得到有效改善（图2E-H），优于或等同传统GMT组合。

【图2】PHF7基因治疗提升MI小鼠的心脏功能并减轻纤维化

3、在体系谱追踪确定PHF7诱导成纤维细胞转向功能心肌细胞

采用PostnMCM/+;R26tdTomato/+小鼠标记受损心脏成纤维细胞，发现PHF7处理组心脏中约1-2%成纤维细胞转录产生α-肌动蛋白阳性的成熟心肌细胞，且活体灌流心肌细胞中出现成熟的tdTomato+心肌细胞，排除融合现象（图2K，图3G-H）。另使用Tcf21iCre;Rosa26mT/mG双荧光追踪小鼠进一步支持PHF7单因子可独立介导成纤维细胞直接重编程（图3J-L）。

【图3】单因子PHF7驱动体内成纤维细胞向心肌细胞转分化并改善心功能

4、单细胞多组学揭示PHF7介导染色质重塑及转录调控网络

对MI模型中PHF7处理组心肌进行单核转录组与染色质开放性多组学联合分析，识别心肌细胞（CM）、成纤维细胞（Fibro）和两者之间转化状态（Trans）亚群。PHF7组中成纤维细胞显著减少，胚胎样及成熟心肌细胞比例上升。染色质动员分析显示PHF7促进关键转录因子CTCF的结合活性，CTCF作为染色质的拓扑结构调控蛋白，增强心脏超增强子的可及性。同时，AP-1家族（Jun/Fos）转录因子活性受抑，释放表观遗传阻碍，利于重编程进程。

【图4】单核多组学解析PHF7激活的染色质结构变化与转录因子活性

5、PHF7对心脏非肌细胞，尤其是内皮细胞具有部分重编程能力

此外，研究发现内皮细胞群体在PHF7处理下减少，且体外实验显示PHF7能诱导内皮细胞部分心肌重编程，激活相关心肌基因，但未完全形成功能心肌细胞，提示心脏重编程过程涉及多细胞类型及交互协同。

总结

本研究带来了心脏再生医学领域的重要突破，首次证明了一个单一的表观遗传因子PHF7在心肌梗死修复中发挥实质性治疗作用。相比传统多因子联合策略，PHF7单因子疗法简化了基因治疗的复杂度和潜在安全风险，为转化为临床治疗提供坚实基础。该方法不仅有效改善成纤维细胞的转分化和心肌纤维化的逆转，还促进了功能性心肌细胞的再生，显著提升心脏泵血功能和动物存活率。此外，通过多组学分析揭示的转录因子调控网络和染色质结构变化，为今后设计更高效、定向的心肌细胞重编程提供了分子靶点和机制参考。

这项研究推动了我们对心脏细胞命运塑造的认知，强调表观遗传辅助因素在心脏再生中的关键作用，提示体内单因子表观遗传调控的潜在广泛应用可能，且开辟了开发更安全、高效基因治疗策略的新方向。同时，对非心肌细胞参与重编程的揭示，丰富了心脏再生细胞生物学基础，提示未来可通过多细胞系协同促进心脏再生。

原始出处

Garry GA, Dos Santos M, Chen K, et al. Cellular Reprogramming by PHF7 Enhances Cardiac Function Following Myocardial Infarction. Circulation. 2025;152:00-00. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.124.072733