心脏受损会导致什么后果？答案是冰冷的：它们通常会导致死亡。与皮肤细胞和肝细胞不同，心肌细胞无法自我再生，一旦损伤或死亡，就会永远消失。
难以再生的“玻璃”心
心脏病是人类的主要致死因素之一。为了解决心肌细胞无法再生的问题，人们曾希望利用实验室培养的干细胞来修复心脏，却没能取得什么进展。近年来，细胞生物学家一直在探索其他的方法，不在器皿中培育细胞然后进行移植，而是希望将这一过程置于人体内，这样我们就可以从内部治愈自己了。
这可能听起来很奇怪，但是细胞比我们想象的更具有可塑性。科学家正在制订人体临床试验的计划，看看是否可以通过这种方式修复受损的心脏。如果我们能够完善在体安全转换细胞身份所需的技巧，应该就能够修复因糖尿病和痴呆等疾病而受损的组织。
生物学家已经知道，一组无特征的相同细胞群可以分化成多样性的器官，进而形成身体。很长一段时间内，他们认为成体细胞的命运都是既定的。一旦胚胎干细胞分化成皮肤细胞、心肌细胞、神经元或其他任何组织细胞，这一过程就无法逆转了。
年，日本京都大学的山中伸弥获得了惊人的发现。他通过插入被称为转录因子的蛋白质混合物，将成体小鼠细胞变回干细胞状态，使它们能够分化成体内的任何组织。一年后，山中伸弥用人体细胞重复了这一过程，这一突破使他在年获得了诺贝尔生理或医学奖。
iPS细胞的困境
山中伸弥的诱导多能干细胞（iPS细胞）开启了医学的新时代。它们让科学家跳出了从胚胎中获取干细胞的伦理困境。它们还提供了丰富的治疗细胞来源，这些细胞不会受到免疫系统的排斥，因为它们由患者自身提供。利用iPS细胞，似乎可以培育相关的细胞、组织，甚至整个器官，再移植回患者身上，修复损伤或治愈疾病。
然而，自该发现之后的10多年来，iPS细胞未能实现这一点。美国食品药品监督管理局只批准了少数几种干细胞疗法，用以治疗包括白血病在内的几种血液疾病，但这些治疗方法使用的都是胚胎干细胞，而不是iPS细胞。
在心脏病学领域更是如此，基于细胞的治疗方法几乎都没有被批准用于心脏病治疗，一些批评者甚至怀疑是否应该继续相关临床研究。
这其实并不奇怪，iPS细胞从一开始就被夸大了，从获得发现到临床使用通常需要很长时间。除此之外，iPS细胞还存在一些尚未解决的问题。一方面是它们与真实干细胞有多类似的问题，还有它们的多样性和安全性。另一方面，实验室培养的细胞一旦被移植后，很难与周围的组织融为一体。
美国格拉德斯通研究所的迪帕克·斯里瓦斯塔瓦说，有些在体外培育的细胞更容易移植，如产生胰岛素的胰腺细胞。但其他的细胞，如心肌细胞，必须与其周围的组织紧密结合，因此它们在体外培育后，很难成功移植。而且，在动物体内制造的iPS细胞还有癌变的倾向。
细胞的重编程
这些挫折促使斯里瓦斯塔瓦等人开始探索一种替代方法，不再移植实验室培养的细胞，而是让它们在体内转化。
年，斯里瓦斯塔瓦使用3种转录因子，将小鼠心脏成纤维细胞转化为跳动的心肌细胞。年，他们用人类细胞成功实现了这一过程。
目前，我们已经可以使用基因治疗方法，来输送转化所需的基因材料。通常是通过病毒输送，而且病毒不会将任何自身的DNA整合到靶细胞的基因组中。
现在一些研究小组已经使用这种方法直接转化动物体内的细胞。年，美国哈佛干细胞研究所道格拉斯·梅尔顿领导的研究小组，将小鼠的普通胰腺细胞转化为可以生成胰岛素的β细胞，这些细胞会被1型糖尿病患者的自身免疫反应所破坏。明尼苏达大学的乔纳森·斯莱克将肝细胞转化为了胰腺细胞。
对于心肌细胞来说，转化的难度就大得多，它们需要与心脏的其他部分协调自己的脉动。格拉德斯通研究所的研究员丁胜认为，被转化细胞周围的一些细胞或许提供了化学或机械信号，促进这一转化过程的发生。这有点儿类似蝾螈等动物身上自发的组织再生过程，但人体内无法自然产生这种重编程过程。
就像任何实验性药物一样，在我们测试人体细胞重编程这一新方向之前，还要考虑其具有的许多潜在缺陷。
比如，一旦注入体内，基因调整蛋白可能会失控，离开它们的目标工作区域，去转化其他的细胞。另外，提供这些基因的方式也具有风险，曾有患者对注射的病毒载体产生不良反应后死亡。虽然研究人员已经证明新一代病毒载体更安全，也针对其他疑难性疾病再次开展了基因疗法临床试验，但是很多人仍担忧其安全问题。
新的选择
通过注射病毒来转化细胞的方法受到了严格的监管。因此，人们开始探索不使用病毒的替代品，最引人