Adv. Sci.IF14.3|华中科技大学同济医学院附属协和医院揭示KLF1促进心肌细胞增殖和心脏再生的作用机制

心脏病，包括肥厚型心肌病、缺血性心脏病和高血压性心脏病，是全世界范围内导致死亡的主要原因。并且，由于成年哺乳动物心脏的再生能力有限，这类疾病常会诱发与心力衰竭相关的心脏损伤。随着年龄的增长，心肌细胞的再生能力会迅速降低。因此，解析心肌细胞增殖的机制以及确定与再生能力降低相关的因素对于制定有效策略来治疗因心肌损伤而引发的心力衰竭至关重要。

2025年3月27日，华中科技大学同济医学院附属协和医院夏家红、吴杰、乐章老师共同通讯在Advanced Science（IF14.3）上发表了题为“KLF1 Promotes Cardiomyocyte Proliferation and Heart Regeneration Through Regulation of Wnt/β-Catenin Signaling Pathway”的研究文章，揭示了KLF1（Krüppel-like factor 1）促进心肌细胞增殖和心脏再生的分子机制。研究发现，出生后KLF1表达的显著降低几乎与心肌再生能力的降低同时发生。KLF1可以促进体内和体外心肌细胞增殖。此外，KLF1敲除会抑制新生小鼠中心肌细胞增殖和心脏损伤后的心脏再生，而KLF1过表达则会增加MI后成年小鼠中心肌细胞增殖和心脏再生。进一步通过RNA-seq和ATAC-seq解析机制，发现KLF1通过Wnt/β-Catenin/c-Myc信号通路来促进心肌细胞增殖和心脏再生。总之，研究强调了KLF1在心肌细胞增殖和心脏再生中的重要作用，并为心力衰竭的治疗靶点提供了新见解。

康测科技为本研究提供ATAC-seq技术服务。通过对14 DPI Klf1-OE和Klf1-NC小鼠的心脏组织进行ATAC-seq以检测过表达KLF1后染色质可及性变化；结果显示过表达KLF1后TSS附近ATAC信号增强；Peak主要分布在内含子和基因间区，在Promoter占比为19.54%；motif分析表明涉及心肌细胞去分化（Gata4，Gata2）、增殖（E2f4，Fos）和心脏再生（Atf4 ，Hif-1α）的转录因子可能在开放染色质区域富集；与RNA-seq一致，Klf1-OE小鼠中细胞周期（Ccna2，Ccnb1）和有丝分裂（Mki67，Aurka）相关基因启动子区ATAC信号增强；

联合ATAC-seq和RNA-seq以进一步探究KLF1促进心肌细胞增殖的机制。结果鉴定到681个重叠DEGs（266个上调，415个下调）；细胞周期和细胞分裂密切相关的基因表达上调，并呈现出更容易接近的启动子区；KEGG分析表明重叠DEGs在Wnt信号通路富集；Wnt/β-Catenin通路相关基因Lrp6、Ctnnb1、Ccnd1和Myc在Klf1-OE小鼠中表现出更容易接近的启动子区和更高的表达水平（PS：后续实验证明Klf1-OE小鼠心脏中Wnt/β-Catenin通路被显著激活）；总之，ATAC-seq为检测过表达KLF1后染色质可及性变化，进而联合RNA-seq以探究KLF1促进心肌细胞增殖的潜在机制提供助力。

Yanglin Hao, Xi Zhang, Shuan Ran, et al. KLF1 Promotes Cardiomyocyte Proliferation and Heart Regeneration Through Regulation of Wnt/β-Catenin Signaling Pathway[J]. Advanced Science, 2025

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