심혈관 질환은 전 세계적으로 사망의 주요 원인이며 1990년 전 세계 사망자의 25.8%에서 2013년 사망자의 31.5%로 비례적으로 증가했다. 이러한 현상은 아프리카를 제외한 세계의 모든 지역에서 일어났다 또 대표적인 심근경색이나 심장마비가 발생했을 때는 10억개 정도의 심장세포가 손실된다. 그 결과로 생긴 흉터는 생명을 위협하는 비정상적인 심장 리듬이나 부정맥을 크게 증가시키는 원인이 된다. 따라서 심장을 자연적으로 재생하는 능력은 현대 건강관리에 엄청난 영향을 미칠 것이다. 그러나 여러 동물이 심장 손상(예: 도룡뇽)을 재생할 수 있는 반면 포유류 심근세포는 증식할 수 없고 심장 손상은 흉터와 섬유화를 일으킨다.

인간의 심근 세포는 나중에 생성되지 않는다는 이전의 믿음에도 불구하고, 최근의 한 연구는 이것이 그렇지 않다는 것을 발견했다. 이 연구는 냉전 기간 동안 핵폭탄 실험의 장점을 이용했는데, 이 실험은 대기 중으로 탄소-14를 도입하여 인근 주민들의 세포로 유입했다. 그들은 이 연구 대상자들의 심근에서 DNA를 추출했고, 심근세포는 실제로 25세부터 75세까지 매년 0.45%의 느린 속도로 재생된다는 것을 발견했다 이는 평균 수명 동안 교체되는 원래의 심근세포의 절반에도 못 미치는 양이다. 그러나 이 연구는 정상적인 노화 심장의 적절한 샘플이 맞는지를 포함하여 실험에 대한 타당성에 대해 심각한 의구심이 제기되어 왔다. 

개의치 않고, 인간 심장 재생의 가능성을 뒷받침하는 추가 연구가 진행되었다. p38 MAP 키나아제의 억제는 성인 포유류 심근세포의 체세포 분열을 유도하는 것으로 밝혀졌다. FGF1과 p38 MAP 키나제 억제제로 치료한 결과 심장 부상이 있는 쥐의 심장이 재생되고, 흉터가 감소하고, 심장 기능 향상되는 것을 확인했다. 

심장 재생의 가장 유망한 원천 중 하나는 줄기세포의 사용이다. 성인의 심장에는 줄기 세포 또는 심장 전구체가 존재하고 있다는 것이 생쥐에서 증명되었다. – 이 줄기세포군은 심장 조직이 죽었을 때, 손실된 세포를 대체하는 심장 세포로 분화되기 위해 리프로그래밍되는 것으로 나타났다. 특히 인간에게는 성숙한 심장세포로 분화된 전구체를 통해 세포를 재생한 심근에서 '심장 중간엽 피더층'이 발견됐다. 이 연구들이 보여주는 것은 인간의 심장은 단지 사용된 세포를 대체하는 데 이용되는 것이 아니라 필요할 때 심장을 재생시키도록 유도될 수 있는 줄기세포를 포함하고 있다는 것이다.

질병으로 인한 심근의 손실은 종종 심부전으로 이어진다. 그러므로, 잃어버린 세포를 보충하기 위해 심장 다른 곳에서 세포를 채취할 수 있다면 유용할 것이다. 이것은 2010년에 성숙한 심장의 섬유아세포가 심근세포와 같은 세포로 직접 리프로그래밍 되면서 달성되었다. 이 실험은 GATA4, Mef2c 및 Tbx5의 세 가지 전사 인자를 사용하여 수행되었다. 심장 섬유아세포는 전체 심장세포의 절반 이상을 차지하며 보통 수축을 할 수 없지만, 리프로그래밍된 이들은 자연적으로 수축할 수 있었다 중요한 것은 손상된 심장이나 다른 곳에서 나온 섬유아세포가 재생에 필요한 기능적 심근세포의 원천이 될 수 있다는 것이다.

단순히 손상된 심장에 기능하는 심장 세포를 주입하는 것은 부분적으로만 효과적이다. 보다 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위해서는 세포로 구성된 구조를 만들어 이식할 필요가 있다. Masumoto와 그의 팀은 인간 iPSC로부터 심장 근육 세포와 혈관세포를 생산하는 방법을 고안했다. 이렇게 생산된 세포를 쥐의 경색된 심장에 이식하였고, 이때 심장 기능이 상당히 향상되었다. 이 세포들은 4주 후에 여전히 남아있었다 심장 판막의 공학에 대한 연구도 행해졌다. 인간 세포에서 파생된 조직 공학 심장 판막이 체외에서 생성되어 인간이 아닌 영장류 모델에 이식되었다. 이들은 8주 후에도 상당량의 세포 재증식을 보여주었고, 현재 사용되고 있는 비생물학적 밸브를 능가하는 데 성공했다.
1990년 모든 사망 원인 중 25.8%를 차지한 병은?
심혈관 질환