Targeting the cardiomyocyte cell cycle for heart regeneration

Adult mammalian cardiomyocytes (CMs) exhibit limited proliferative capacity, as cell cycle activity leads to an increase in DNA content, but mitosis and cytokinesis are infrequent. This makes the heart highly inefficient in replacing with neoformed cardiomyocytes lost contractile cells as occurs in diseases such as myocardial infarction and dilated cardiomyopathy. Regenerative therapies based on the implant of stem cells of diverse origin do not warrant engraftment and electromechanical connection of the new cells with the resident ones, a fundamental condition to restore the physiology of the cardiac syncytium. Consequently, there is a growing interest in identifying factors playing relevant roles in the regulation of the CM cell cycle to be targeted in order to induce the resident cardiomyocytes to divide into daughter cells and thus achieve myocardial regeneration with preservation of physiologic syncytial performance. Despite the scientific progress achieved over the last decades, many questions remain unanswered, including how cardiomyocyte proliferation is regulated during heart development in gestation and neonatal life. This can reveal unknown cell cycle regulation mechanisms and molecules that may be manipulated to achieve cardiac self-regeneration. We hereby revise updated data on CM cell cycle regulation, participating molecules and pathways recently linked with the cell cycle, as well as experimental therapies involving them.Fil: Locatelli, Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; Argentina. Universidad Favaloro; ArgentinaFil: Giménez, Carlos Sebastián. Universidad Favaloro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Uranga Vega, Martin. Universidad Favaloro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Crottogini, Alberto José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; Argentina. Universidad Favaloro; ArgentinaFil: Belaich, Mariano Nicolas. Universidad Nacional de Quilmes; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Novel insights into cardiac regeneration based on differential fetal and adult ovine heart transcriptomic analysis

The adult mammalian cardiomyocyte has a very limited capacity to reenter the cell cycle and advance into mitosis. Therefore, diseases characterized by lost contractile tissue usually evolve into myocardial remodeling and heart failure. Analyzing the cardiac transcriptome at different developmental stages in a large mammal closer to the human than laboratory rodents may serve to disclose positive and negative cardiomyocyte cell cycle regulators potentially targetable to induce cardiac regeneration in the clinical setting. Thus we aimed at characterizing the transcriptomic profiles of the early fetal, late fetal, and adult sheep heart by employing RNA-seq technique and bioinformatic analysis to detect protein-encoding genes that in some of the stages were turned off, turned on, or differentially expressed. Genes earlier proposed as positive cell cycle regulators such as cyclin A, cdk2, meis2, meis3, and PCNA showed higher expression in fetal hearts and lower in AH, as expected. In contrast, genes previously proposed as cell cycle inhibitors, such as meis1, p16, and sav1, tended to be higher in fetal than in adult hearts, suggesting that these genes are involved in cell processes other than cell cycle regulation. Additionally, we described Gene Ontology (GO) enrichment of different sets of genes. GO analysis revealed that differentially expressed gene sets were mainly associated with metabolic and cellular processes. The cell cycle-related genes fam64a, cdc20, and cdk1, and the metabolism-related genes pitx and adipoq showed strong differential expression between fetal and adult hearts, thus being potent candidates to be targeted in human cardiac regeneration strategies. NEW & NOTEWORTHY We characterized the transcriptomic profiles of the fetal and adult sheep hearts employing RNAseq technique and bioinformatic analyses to provide sets of transcripts whose variation in expression level may link them to a specific role in cell cycle regulation. It is important to remark that this study was performed in a large mammal closer to humans than laboratory rodents. In consequence, the results can be used for further translational studies in cardiac regeneration.Fil: Locatelli, Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Belaich, Mariano Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Laboratorio de Ingeniería Genética y Biología Molecular y Celular; ArgentinaFil: López, Ayelén Emilce. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Olea, Fernanda Daniela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Uranga Vega, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Giménez, Carlos Sebastián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Simonin, Jorge Alejandro. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Laboratorio de Ingeniería Genética y Biología Molecular y Celular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Bauza, Maria del Rosario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Castillo Velasquez, Martha Giovanna. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Cuniberti, Luis Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Crottogini, Alberto José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería. Fundación Favaloro. Instituto de Medicina Traslacional, Trasplante y Bioingeniería; ArgentinaFil: Cerrudo, Carolina Susana. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Laboratorio de Ingeniería Genética y Biología Molecular y Celular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ghiringhelli, Pablo Daniel. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Laboratorio de Ingeniería Genética y Biología Molecular y Celular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin