彼女は心臓発作の回復を助けるために成長する動脈を研究しています

人体には約 60,000 マイルの血管が含まれていると推定されています。 心臓は、絶え間なく酸素と栄養素の体の底なしのニーズを満たすために、それらの隅々まで血液を送り出さなければなりません. しかし、心臓にも独自のニーズがあるため、これらの血管の一部は、心筋を通り抜ける冠状動脈のフィリグリーを形成します。 これらの動脈に何か問題が生じた場合 (内層に成長したコレステロールプラークが破裂して閉塞する場合など)、心臓の一部が機能不全に陥り、場合によっては死亡する可能性があります。 そのような心臓発作を生き延びたとしても、結果として生じる瘢痕組織は、心臓の強さと効率を永久に損なう可能性があります. したがって、冠動脈の成長、発達、および維持を理解することは、心臓病の犠牲者を減らすために非常に重要です。

クリスティ・レッド・ホーススタンフォード大学の生物学の准教授であり、同大学の幹細胞生物学および再生医療研究所のメンバーである博士は、その理解を追求するリーダーになりました。 彼女は、哺乳類の心臓の血管の起源に関する画期的な研究を発表しました。 彼女と彼女の同僚が、胎児発育中のこれらの血管の成長について学んだことが、心臓発作後の心臓の救助に役立つことが期待されています.

2021 年、ハワード ヒューズ医学研究所 (HHMI) は、レッド ホースをその名誉ある賞に選びました。 調査員プログラム、おそらく生物学で最も高額な賞です。 彼女のスタンフォード研究所は、研究資金として 9 年間で XNUMX 万ドルを受け取ります。 助成金は彼女の科学に恩恵をもたらしましたが、チェロキー族の子孫であるレッド ホースが、ネイティブ アメリカンの科学者に対する彼女のサポートと擁護を倍増させる機会も生み出しました。

クアンタ 昨年の夏、レッド ホースがニューヨークを訪れていたときに、ビデオ通話で話しました。 インタビューは、明確にするために要約および編集されています。

2021 年に、心臓組織の再生と修復に関連する研究のために、HHMI Investigator に任命されました。 それらの研究について説明していただけますか？

その研究は、心臓とその血管、つまり胚発生と生物学的機能に集中していました。 具体的には、心血管系がどのように形成されるか、および側副動脈と呼ばれる特殊な血管に注目してきました。 これらは、マウスやモルモットなどの動物、および一部の (すべてではない) 人間にも見られます。

通常、側副血行路は心臓の損傷に反応して形成されます。 心臓の筋肉に血液を運ぶ冠血管系に損傷があると、側副動脈が損傷した領域で新しい接続を行います。 私たちの研究では、冠状動脈が閉塞すると、場合によっては側副血行路が心筋への血流の代替経路になることがわかっています. それらは自然なバイパスとして機能します。

これは心臓病の治療に重要でしょうか?

はい、担保を理解することが新しいタイプの再生療法の鍵になることを願っています。 私たちが注目しているのは、このタイプの血管がどのように発達するか、そして将来のある時点で、それらを成長させることが冠状動脈が閉塞した人々にとって効果的な治療法になるかどうかです.

心臓発作は、血液が血管の閉塞を回避できない場合に発生します。 脳卒中のように、それらは血管で起こります。 心筋に酸素と栄養が供給されなくなると、心臓の組織が死んでしまいます。 そのため、多くの場合、心不全が起こります。 しかし、新しい冠状動脈を生成して心臓に栄養を運ぶ方法を見つけられたらどうでしょうか? 心筋の死を防ぐことができるでしょうか？

私たちの大きな発見の XNUMX つは、哺乳類の心臓の側副細胞は出生直後、つまり新生児や新生児で容易に形成されるということです。 これが、まれに心臓発作を起こした新生児がすぐに治る理由の XNUMX つかもしれません。 彼らの側副血行路は通常の動脈から伸び、損傷に向かって移動します。 しかし、成人では、このプロセスはあまり効率的ではありません。

研究はどこまで進みましたか？

私たちが発見したことの中には、これらの側副動脈が通常の動脈と同じ種類の細胞から作られているということがありました。

私たちの研究以前は、新しい側副血管は変化した毛細血管、つまり拡張および再構築された既存の小さな血管であると考えられていました。 それは起こりますが、側副血は実際には既存の動脈から新たに成長することもあります.

若いマウスを使った実験では、血管の閉塞と心臓発作を引き起こしました。 それが、動物の新たな担保の発達を引き起こした。 側副血行路は、通常の動脈の内層で発生し、損傷が発生した場所まで成長しました。

その後、側副動脈形成を活性化するタンパク質、CXCL12を特定しました。 これを使用して、成体マウスのプロセスを再び目覚めさせました。 現在、このプロセスに関与する他のタンパク質を探しています。 次に、担保を持っている人と持っていない人がいる理由を学びたいと思います。

著名な科学者は、あなたとあなたの同僚が冠動脈研究を変革したと言っています。 あなたのスタンフォードの同僚 アーヴィング・ワイスマン伝説的な幹細胞研究者である .

彼は私のポスドク研究について話していると思います マーク・クラスノウ. 2010 年に論文を発表するまでは、冠動脈は胎児の心臓を覆う細胞 (心外膜と呼ばれる組織) でできているというのが一般的な通念でした。 しかし、私たちの実験では、それらは代わりに、静脈洞と呼ばれる心臓の横の静脈と、心臓の内層である心内膜から発生することがわかりました。

これを発見するために、私は心臓の発達を観察するための新しいテクニックを使用しました。 何が起こっているかを把握するための古い方法は、組織切片を作成することでした。これは、心臓の小さな断片を XNUMX つずつ観察する非常に薄い組織のスライスです。 オルガン全体を一度に見るために、このアイデアを取り入れました。 このアプローチにより、冠状動脈の発生源が明らかになりました。なぜなら、冠状動脈がどこから出現しているかを見ることができ、組織をスライスしてダイスしただけでは見えなかった物理的な接続を見ることができたからです。

さらに、Irv Weissman は、個々の細胞を見るためのこの新しい技術を開発しました。 彼はこの特別に改変されたマウスの系統を作り、特定の領域のほんの数個の細胞に色を付けることができました. 細胞に印を付けた後、発生中に細胞とその子孫がどこに移動したかを確認できました。 これを使用して、冠状動脈が静脈と心臓の内層から来ていることを確認しました.

思いがけない発見にワクワクしたことでしょう。

絶対。 冠状動脈のこの XNUMX つの異なる前駆体があり、それらが心腔の内側から出ているのを実際に見たときは、スリリングでした。

心臓の内側から小さなボールが吐き出されているのが見えました。 まるで小さなビーチボールのように、これらの円の中に飛び出しました。 そして、彼らは広がりました。 私は「なに？ おお！" 血管が成長することを私たちが予想していた方法ではありませんでした。

また興味深いのは、冠状動脈の発生初期の個々の細胞を見ると、どの細胞が静脈から来て、どの細胞が心臓の内層から来たのかを知ることができるということです. それらは異なる分子シグネチャを持っています。 しかし、冠状動脈が成熟する頃には、細胞はすべて、同一の遺伝子発現のレベルまで、まったく同じ形に収束しているように見えます. したがって、彼らは同じように心臓の損傷に反応します。

なぜ自然は同じ細胞を作るのに XNUMX つの異なる方法を持っているのでしょうか? それは妙に無駄に思えます。

それについて少なくともいくつかのアイデアがあります。 XNUMXつの可能性は、冠状動脈は動物の健康にとって非常に重要であるため、これがそれらを成長させるためのバックアップ方法を提供することです. 実験では、静脈洞からの冠状血管の成長が中断されると、心内膜からの血管が拡張してギャップを埋めることを示しました。

XNUMX つのソースを持つことは、冠状動脈のネットワークがより速く成長するのにも役立ちます。 出発物質が多いほど、拡張が速くなります。 血管の最適な成長は、心臓が効率的に拍動するために必要な、心筋自体がタイトでコンパクトな形に急速に発達するために重要であると思われます.

　 自然 あなた、ワイスマン、クラスノウが冠状動脈の XNUMX つの供給源を説明した論文は、衝撃的でした。 後で、それを超えることができるかどうか疑問に思いましたか?

それは派手なことでした、その発見。 そして、派手なことをすると、多くの人がそれについて議論し、それが本当かどうか疑問に思います. 私が研究室でその後数年間行ったことは、それを打ち出せるように新しいツールを開発することでした。 派手な論文が実際に真実であることを示し、次に詳細を証明することに焦点を合わせました.

それが私の研究室の特別な点の XNUMX つです。 派手な出版物を求めて次に進むだけではありません。 私たちは時間をかけて生物学を説明し、正しいことを確認するために真剣に取り組んでいます.

HHMI Investigator Program は、生物学研究における最も栄誉ある賞の 9 つです。 あなたはそのためにXNUMX年間でXNUMX万ドルを約束されました。 それはあなたの人生を変えましたか？

それはすべてを変えました。 ご想像のとおり、XNUMX 年間しっかりとした資金を確保できるのは非常に自由です。 つまり、自分の研究室を思い通りに運営できるということです。 新しい高度な機器を購入し、プロのラボ マネージャーを雇い、サポート スタッフを増やすことができました。

興味深いことに、これは驚きでしたが、HHMI の助成金により、自分の伝統を深く掘り下げることにもなりました。 助成金が発表された後、私は人々から話を聞くようになりました。その多くは若いネイティブの学生で、ネイティブ アメリカンとして科学の仕事をするのはどのようなものかを尋ねました。

彼らは捜査官のリストに私の名前を見つけて、私に連絡をとったと思います。 私は応答し、いくつかの指導をしようとしました。 しかし、彼らの質問はまた、私自身のバックストーリーをもっと学ぶように私を駆り立てました。

あなたの遺産について何を知っていましたか、または知らなかったでしょうか?

私は自分が異人種であることを知って育ちました。 私はネイティブ アメリカンの XNUMX 分の XNUMX だと言われました。

しかし、私の遺産との関係は複雑でした。 私が子供の頃にそれについてもっと知らなかったのは私にとって悲しいことです。 白人の母は、私を産んだときとても若かった。 彼女と私の父は、私がXNUMX歳になる前に離婚しました。 その後、アリゾナ、ネバダ、アーカンソーとあちこち移動しました。

私の父は博士号を取得していました。 ニューメキシコ州のエンジニア。 私は彼によく会いましたが、私たちが一緒にいたとき、私たちの遺産についてあまり話しませんでした. 彼は自分の父親とはそれほど関係がありませんでした。 彼はアーカンソーで育ち、私の父方の祖父である彼の父はカリフォルニアに住んでいました。

20 代前半、私は大学院に行くためにカリフォルニアに引っ越しました。そのとき、父が私を父とレッド ホースに結び付けました。 私が今とても親しい祖父は、ワイルドな若者でした。 ようやく落ち着いたとき、彼は教育行政の博士号を取得しました。 彼は、アリゾナ州の UCLA とミネソタ大学のダルース校で学部長を務め、アメリカ先住民研究プログラムを指揮しました。

祖父はまた、私たちの家族について知っていることを教えてくれました。 彼の父、私の曽祖父は、オクラホマ州出身の孤児のチェロキー族でした。 彼はベイエリアに引っ越し、先住民の中で暮らしていました。 同時期の新聞報道から、私の曽祖父が先住民コミュニティの代弁者であり、彼らの公民権のために戦っていたことを知りました.

あなたの家族は固定観念に逆らいます。

はい、興味深いです。私は父と一緒に暮らして育ちませんでした。父は 18 歳になるまで父に会ったことさえなかったと思います。

極度の決意は赤馬の特徴のようです。 私が生まれた頃に亡くなった曽祖父には、さまざまな女性との子供がたくさんいました。 私はそれらのいくつかに会いました。 彼らはエネルギーと決意に満ちています。 私、私はとてもシャイなのですが、私にはこのクレイジーな衝動があります。 子供の頃、私はそれがどこから来たのか疑問に思っていました。 それから私は赤い馬に会いました。 私たちは皆そうです！

あなたはいつも科学者になりたいと思っていましたか？

子供の頃、私の野望は的を射ていなかったと言えます。 移動が多かったからかもしれません。 私は社会的に厄介でした。 私は多くの時間を一人で過ごしました。

科学は高校時代の私の情熱になりました。 その時、私たちはアーカンソーに住んでいました。 私の高校の生物学の先生、パーネルさんは、彼女が科学の火をつけました。 一人の偉大な教師がそれを行うことができます。

その後、アーカンソー大学の学部生として免疫学のコースを受講しましたが、非常に良い成績を収めたため、インストラクターは「クリスティ、あなたなら研究室での仕事ができる」と言いました。

私は「それは何ですか？」のようでした。

それから私は、赤ちゃんのヒヨコに食品添加物を与えて、免疫システムが強化されるかどうかを確認する研究に取り組むように派遣されました. ひよこの血を取り、免疫細胞を数えます。 これは私にとってとてもエキサイティングでした。 それは私を研究に完全に夢中にさせました。

どのように大学院を選びましたか？

そうですね、アーカンソー大学では、カウンセリングがあまり得意ではありませんでした。 成績は優秀で熱意もあり、たくさんの博士課程に出願しました。 私はどれにも入りませんでした。

最終的に何が起こったのかというと、サンフランシスコ州立大学には、過小評価されている人々を科学に参加させることを目的とした修士課程がありました。 彼らは私の名前を見て、「これは私たちが欲しい人だ」と思ったに違いないと思います。

自分はアファーマティブ アクションの恩恵を受けた人物だと思いますか。

絶対。 そして今日、自分の研究室の責任者として、過小評価されているグループの学生を励ますことで恩返しをしようとしています. 現在、私の研究室にはネイティブの学生が XNUMX 人いますが、これはスタンフォード大学や同様の機関では非常に珍しいことです。

アファーマティブ アクション プログラムへの攻撃について聞いたとき、どのように感じますか?

過小評価された人々が不労所得を得ていると彼らが言っているので、それは私を悩ませます.

考えてみれば、科学におけるマイノリティの基準はおそらくもっと高いでしょう。 科学で働くには、多くの失敗を乗り越える必要があります。なぜなら、真実ではないかもしれない仮説をテストしているためです。 同時に、あなたがそこにいることの正当性を疑問視する人々に遭遇することもあります。 その雰囲気にとどまるには、多くの余分な気概が必要です。

どうやって最終的に博士号を取得したのですか？

私がサンフランシスコにいる間に、カリフォルニア大学サンフランシスコ校で胎盤を研究していたスーザン・フィッシャーがやって来て、彼女の研究について話してくれました。

彼女は素晴らしい科学コミュニケーターです。 彼女は、胎盤がこれらすべての驚くべきことを行うこのワイルドでクレイジーな器官であることを教えて、私たちを魅了しました. 私はすぐに彼女の研究室で修士号の研究を行うことができるかどうか尋ねたところ、彼女はイエスと答えました。

修士課程を修了した後、私は彼女と一緒に博士号を取得するために UCSF に残りました。 私たちは、胎盤の発達と、妊娠中に胎児の胎盤が母親の血液供給にどのように接続するかに取り組みました. 特定の特定のガイダンスタンパク質が胎盤細胞を静脈ではなく動脈に誘導することを発見し、いくつかの論文をまとめて発表しました.

胎盤研究は心臓研究の基礎を築きましたか?

絶対。 私たちの胎盤の研究から現在の血管に関する研究までは直線的です。

それは、細胞が胎盤を離れて母親の子宮に移動するとき、それらが動脈に戻るためです。静脈ではなく、特に動脈です. そして、動脈の内側を覆い、胎盤由来の小さな血管を作ります。 それらは、胎児が酸素と栄養素を吸収できるように、母親の子宮から胎盤腔への血流をリダイレクトします.

これはすべて血管に関係していますよね？ 彼らは血管を模倣しており、血管を取り込んで小さな導管を形成しようとしています。

そうですね、胎盤を研究することで、血管とそれらをパターン化するさまざまな分子に興味を持つようになりました。

心臓発作の再生療法の発見にどの程度近づいていますか?

予測することは不可能です。 でも、あと10～20年はかかると思います。 現在、私の研究室の XNUMX 分の XNUMX が再生を研究しています。

私たちが研究している生化学的経路が、実験的な心臓発作後の回復を改善できることをマウスで示しました。 これは、潜在的にヒトで機能する可能性への第一歩です。 しかし、側副血管について新しいことを学ぶために、さまざまな種を使用することに本当に興味があります。

たとえば、モルモットは、心臓の側副動脈が完全に機能する唯一の種です。 つまり、彼らの側副血行路は、冠状動脈の閉塞後に血流を完全に再経路化できるため、心筋の死はありません. 彼らは、心臓損傷の結果としてだけでなく、一生を通じて側副動脈を持っています。 このため、モルモットは基本的に心臓発作を起こしにくい動物です。

モルモットの発達がどのように異なるかを尋ねて、心臓の側副細胞を形成する分子を発見できるようにしています. これが他の種への応用につながることを願っています。 この機能をマウスに、そして最終的には人間に移植したいと考えています。

二十年？ 具体的な何かが起こるのを待つのは長い時間です。

途中でたくさんの楽しいことが起こるので、私には問題ありません。 それが、そもそも科学者になる理由です。 あなたは探偵と芸術家になることができます。 手がかりをまとめます。 そして、臓器の働きを学びます。