2.1   心肌细胞直接重编程研究文献发文量与引用情况   心肌细胞直接重编程研究文献年度发表量和引用情况见图1。共发表论文277篇，被引频次总计13 252次，每项平均引用47.84次。文献的发表量是一个专业领域研究发展情况的缩影，而文献的引用率是衡量论文学术影响力的关键指标，体现国家科研文献被其他国家或机构的接纳和认可。2003至2011年，年平均发文约3.75篇，提示该研究领域开始逐渐受到关注；2012至2017年，共发文194篇，约占发文总量的70%，提示该领域相关研究获得了快速发展；2017至2020年，文献的被引量高于发表量，说明心肌细胞直接重编程领域的研究被广泛接纳和认可，已形成一定程度的研究规模。




2.2   心肌细胞直接重编程研究文献来源   对纳入的文献来源进行分析结果见图2。研究原著类文章(n=165)占发文总数的59.57%，综述类文章(n=94)占33.94%。




2.3   心肌细胞直接重编程的研究方向   对纳入的文献的研究方向分析结果见图3。研究主要集中在细胞生物学、心血管系统心脏病学、生物化学分子生物学、研究实验医学、生物技术应用微生物学、血液学和工程学等方面。




2.4   国家分析   发文数量位居前10位的国家见图4。发文量前10位的除中国、伊朗为发展中国家之外，其他均为发达国家。美国发文147篇居发文量首位，占发文总量的53.01%；日本占发文量的13.72%，发文量为38篇；中国发文量为32篇，排名第3，占发文总量的11.55%。RANGAPPA等[8]于2003年在美国《Journal of Thoracic And Cardiovascular Surgery》杂志发表的文章，揭开了心肌细胞直接重编程研究的序幕，美国是较早接受并发表该研究领域文章的国家。




运用Citespace V (5.6.R1)软件对不同国家在心肌细胞直接重编程研究领域的知识共现图谱见图5。



美国居于心肌细胞直接重编程研究的核心地位，与大部分国家有着学术研究合作。中国合作较为紧密的国家有美国、韩国和英国等国家。将图中信息导出，形成心肌细胞直接重编程研究国家发文中心度排名表，见表1。中心度(centrality)亦称中介中心度(betweeness centrality)[6]，是衡量某个节点在网络中重要性的指标。通过对中心度出现时间分析，中心度排名前5的除中国外均为发达国家。美国是探测出中心度最早也是中心度最高的国家，说明美国是在心肌细胞直接重编程研究领域最早开始探索并形成一定研究规模的国家；中国的发文量虽然居第3位，但其中心度值较英国、德国和意大利3国低，说明中国在心肌细胞直接重编程研究领域的影响力有待进一步提高。




2.5   心肌细胞直接重编程领域研究机构分析   对纳入文献的研究机构进行可视化分析，结果见图6。该领域主要研究力量集中在美国加州大学旧金山分校(Univ Calif San Francisco)、美国北卡罗来纳大学(Univ N Carolina)、日本庆应义塾大学(Keio Univ)及美国格拉德斯通心血管分院(Gladstone Inst Cardiovasc Dis)等机构。但各机构间的合作不甚密切。



筛选出中心度≥0.5的机构，结果见图7，加州大学旧金山分校中心度和发文量均居首位，说明其在该领域的研究居于核心地位。杜克大学(Duke Univ)的发文量低但中心度居第2位，说明其在该领域的研究得到了广泛的接纳和认可，亦占据一定重要性。



2.6   心肌细胞直接重编程研究领域核心期刊分析   对纳入文献的期刊进行分析可知，共被引期刊主要是《CELL》《NATURE》《CELL STEM CELL》和《SCIENCE》等，结果见图8，表2。期刊的研究多分布在细胞生物学、分子生物学等方向。通过期刊中心度可知，《CELL STEM CELL》《STEM CELLS》和《STEM CELLS DEV》的中心度较高，分别为0.2，0.19和0.18，此3个杂志属于细胞生物学子行业、生物工程与应用微生物子行业和血液学子行业的顶级或中等级别杂志，在一定程度上说明心肌细胞直接重编程研究发表的论文质量较高，此类期刊也在该领域的研究中起到较重要的作用。








2.7   心肌细胞直接重编程领域作者分析   对研究领域内的文献作者进行可视化分析。各个合作团体相对固定，但其间作者合作并不密切。发文最多的作者是IEDA MASAKI(心血管疾病格拉斯通研究所，美国)，发文量Npmax=22，QIAN LI(心血管疾病格拉斯通研究所，美国)、WANG LI(北卡罗来纳大学，美国)及SADAHIRO T(日本庆应大学医学院，日本)等发文数量也位居前列，结果见图9，表3。IEDA等[9]研究认为功能心肌细胞可以直接由分化的体细胞通过确定的因素重新编程，这可为心肌细胞再生提供来源；QIAN等[10]研究发现心脏成纤维细胞可以在其原生环境中被重新编程为类似心肌细胞的细胞，以实现再生；WANG等[11]研究证实Gata4，Mef2C和Tbx5蛋白表达的化学剂量会影响诱导心肌细胞重编程的效率和质量，明确其最佳表达条件对心肌细胞重编程十分重要。








根据普赖斯公式[12]，核心作者最小发文量 MP = 0.749            ( Npmax为同一主题中最高的发文量，此处
Npmax=22)，MP≈4，核心作者共28位，共发文196篇，约占总发文量的70.76%。
图10为作者合作网络进行聚类分析，连线的颜色代表不同共现关系时间(参照上方时间色度条)可见该领域内有多个固定研究团队，各合作团队之间的合作并不紧密。较大的聚类为：#0 cell reprogramming(细胞重编程)、#2 master
(master试验)、#3 neural induction (神经诱导)、#5 embryonic stem cell(胚胎干细胞)和#7 mesenchymal transition(间充质细胞转化)等。




2.8   心肌细胞直接重编程研究领域的关键词分析   关键词的分析可掌握文章领域的发展进程、研究重点及未来的发展趋势，高频出现的关键词常被用来定义研究的热点。关键词频次和中心度排序结果见表4。



对心肌细胞直接重编程研究的关键词可视化分析时区图见图11。最大的节点为cardiomyocyte(心肌细胞)，出现频率为134次，首次出现在2005年，同期出现的高频关键词embryonic stem cell(胚胎干细胞)、induction(诱导)和differentiation(分化)等，说明2005年前后这一阶段，诱导干细胞向心肌细胞分化是当时的一个研究热点，PASSIER等[13]于2005年在《Stem Cells》发表研究，该研究通过体积分数20%胎牛血清(FCS)与内脏内胚层样细胞系END-2共培养来诱导HES-2细胞系的心肌细胞分化，发现在HES-2-END-2共培养期间，心肌细胞分化和FCS浓度呈显著的反向关系；并且该研究提出从人胚胎干细胞中增加心肌细胞的形成对未来细胞替代治疗至关重要。Takahashi等[14]于2007年在《Cells》上提出，人诱导性多能干细胞在细胞形态、增殖、表面抗原、基因表达、多能细胞特异性基因的表观遗传状态和端粒酶活性方面与人胚胎干细胞相似。结合该研究前期成果此发现表明诱导性多能干细胞可以从成年人类成纤维细胞中产生，将分化的人类体细胞重编程为多能状态将允许创造出针对患者和疾病特异性的干细胞。随着细胞替代治疗和再生医学的研究不断深入，reprogramming(重编程)、pluripotent stem cell(多潜能干细胞)、fibroblast(成纤维细胞)及cardiomyocyte-like cell(心肌样细胞)等研究热点不断涌现：HUANG等[15]于2011年直接从小鼠尾尖成纤维细胞诱导功能性肝细胞样(iHep)细胞，研究发现iHep细胞表现出典型的上皮形态，表达肝脏基因并获得肝细胞功能，此成果为肝工程和再生医学的目的提供了一种产生功能性肝细胞样细胞的新策略，发表于《Cell》杂志；INAGAWA等[16]于2012年研究发现3种心脏转录因子Gata4、Mef2C和Tbx5(GMT)的组合可在体外将成纤维细胞直接重编程为功能性心肌细胞，GMT基因的转移可在梗死心脏中诱导心肌样细胞。细胞重编程技术经历发展，已广泛发展运用于各组织工程中，不仅只局限于心脏。




作者采用Log-Likelihood Ratio(LLR对数似然率)算法对关键词进行聚类分析，关键词共现网络形成了9个具有代表性的聚类见图12。



轮廓系数(Silhouette Coefficient)是对聚类结果有效性和合理性的解释和验证方法，轮廓系数取值为[-1，1]，越接近1则说明样本的聚类合理、有效。各聚类的轮廓系数结果见表5，平均轮廓系数约为0.76，表明聚类合理，direct reprogramming(直接重编程)、Regeneration(再生)、pluripotent stem cell(多能干细胞)、Induction(诱导)、marrow stromal cell(骨髓基质干细胞)、progenitor cell(祖细胞)、Maturation(成熟)、transdifferentiation(分化)及induced             pluripotent stem cell (诱导多能干细胞)9类关键词的聚类，基本可揽括心肌细胞重编程技术的发展进程。




突现词为某一时期内高频出现、具有突现强度关键词，可反映所研究领域的演进态势和研究热点前沿。心肌细胞直接重编程研究的突现词见图13。据此推测转录因子(transcription factor)、肌细胞增强因子2C(myocyte enhancer factors 2C，MEF2C)及心脏再生(heart regeneration)等可能是该领域研究的前沿方向。近年转录因子在细胞重编程领域的研究逐渐深入，大多数重编程方法使用遗传物质和(或)潜在的诱变分子来生成诱导性神经元细胞，RYU等[17]使用30Kc19蛋白作为转录因子Ascl1的新型融合伴侣，诱导成纤维细胞直接重编程为诱导性神经元细胞，基于蛋白质的直接重编程系统可避免使用遗传材料带来的潜在风险，在神经发育、神经系统疾病建模和再生医学方面具有巨大发展潜力；XIAO等[18]研究证实非神经祖细胞转录因子Ptf1a可直接将小鼠和人成纤维细胞重编程为自身可再生的诱导性神经干细胞，且移植这种诱导性神经干细胞还可改善阿尔茨海默病小鼠模型的认知功能障碍；2020年WANG等[19]在《Cells》发表研究提出，心脏中存在2种主要的Mef2c同工型(isoform2，Mi2和isoform4，Mi4)，该研究证实了在诱导型心肌细胞重编程过程中Mef2c的同工型特异作用，并提出实验室间将其分别用于诱导型心肌细胞重编程效率的差异可能会产生的后续影响。因心肌的增殖能力有限，再生疗法作为一种新的心脏治疗策略一直是领域的研究热点和前沿，前期研究证实GMT可以将成纤维细胞直接重编程为心肌细胞。有研究发现，表达GMT的仙台病毒(SeV)载体可以通过强大的转基因表达在体外有效且快速地将成纤维细胞重编程为无整合的心肌细胞，通过直接心脏重编程，可以产生新的心肌细胞并减少瘢痕组织以恢复心脏功能，为直接心脏重编程作为心脏再生的策略提供了有力支撑[20]。




2.9   心肌细胞直接重编程研究高中心度核心文献分析   核心文献是该领域文献中高中心度文献。通过Citespace V (5.6.R1)软件得到共被引文献数据，见图14



选取文献中心度位于前10的文献形成核心文献表，见表6。中心度最高的文章是JAYAWARDENA等[21]于2012年发表在《Circ Res》杂志上的文章，是体内直接进行心脏重编程的首次报道，共被引用97次，其研究证明miRNA具有在体外将成纤维细胞直接转化为心肌样表型的能力，对治疗性组织再生特别是心肌细胞的再生具有广泛而重要的意义。其次是2007年YU等[22]发表于《Science》杂志上的文章，该研究运用体细胞核转移将人体细胞重编程为多能干细胞，诱导得到的细胞有正常的核型，表达端粒酶活性，表达人类胚胎干细胞的细胞表面标记和基因特征，在移植医学领域前景广泛。排名第3位的是2011年Porrello等[23]在《Science》杂志上发表的研究，研究发现1日龄的新生小鼠部分心脏在手术切除后可以再生，遗传命运图谱显示再生组织中的大多数心肌细胞起源于先前存在的心肌细胞，但这种再生能力在小鼠7日龄时消失。故研究推测在出生后一段时间内，哺乳动物心脏可能具有再生的能力。同年BERGMANN等[24]在《Science》上发表文章提出人类的心肌细胞也可能存在更新，该团队研究利用冷战期间核弹试验产生的14C与DNA的结合，来确定人类心肌细胞的年龄，发现心肌细胞更新从25岁时每年1%的转化率逐渐下降到75岁时的0.45%，且在正常生命周期内，心肌细胞的转化率不到50%，由此推测激发成年人类心脏中产生心肌细胞的能力，可能会成为心脏病理学治疗、研究的发展方向。排名第5的是PROTZE等[25]发表在《J Mol Cell Cardiol》杂志上关于成纤维细胞重编程为心肌样细胞转录因子的替代筛选方法文章，该研究证明Tbx5，Mef2C和Gata4组合可诱导成纤维细胞重编程，通过运用新的筛选方法发现，Tbx5，Mef2C和Myocd的组合比Tbx5，Mef2C和Gata4(GMT)更能广泛上调心脏基因。这些研究从不同层面、不同维度丰富发展心肌细胞重编程研究，在该研究领域具有重要意义和导向性价值。

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心血管疾病是导致全球人类死亡的主要病因[1-2]。成年哺乳动物心脏再生能力差，无法再生心肌细胞[3]，在各种心血管疾病发展终末期心肌细胞大量丢失[4]，会逐渐出现心肌纤维化和心室重构，发展成心力衰竭，最终导致死亡。目前心脏移植的机会极其有限，再生医学可能会改变心血管疾病治疗方案受限的现状，心脏组织的再生具有改变心血管医学发展方向的可能，因此心肌细胞再生始终是组织工程领域关注的焦点。
心肌细胞直接重编程技术是通过表观遗传修饰，不改变细胞基因序列、不经过多能干细胞阶段，完全激活表达另一种细胞发育的程序，使某种终末分化细胞直接转化为另一种终末分化细胞[5]。直接重编程可避免干细胞使用引发的伦理争议，也可降低肿瘤形成的风险，成为广泛研究的新兴心脏再生技术。文章以Web of Science核心集数据库为数据来源，运用Citespace V(5.6R1)软件的共现分析功能[6]，通过期刊、作者及关键词等共现分析的方法对心肌细胞直接重编程技术领域的研究文献进行计量分析，以了解期刊分布、核心作者、核心文献脉络发展，并梳理心肌细胞直接重编程技术领域研究热点与研究前沿，以期为心肌细胞直接重编程技术的相关研究提供参考。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

1.1   数据来源及检索策略   为保证文献分析质量，文章收集的文献均源于科学核心集数据库(Web of Science Core Collection，WOSCC)。
检索式：TS=(“direct reprogramming” OR “reprogramming”) AND (“Cardiomyocytes”OR “Cardiomyocyte” OR “cardiac muscle cell”)。检索过程以关键词结合主题词的全面检索方式进行；时间跨度：所有年份；检索时间为2020-07-29。进行文献筛选，删减不相关文献，得到277条检索信息并提取其标题、关键词、作者、摘要和参考文献等信息。
1.2   软件及参数设置   采用由美国德雷塞尔大学的陈超美教授开发的引文分析软件Citespace V(5.6R1)[7]，分析检索文献的机构、作者和关键词等指标。Text Processing 模块设置Time Slicing(时间分区)为2；Text Processing模块设置Node Types(节点类型)分别为Author(作者)、Institution(机构)和Keyword(关键词)等；Selection criteria模块Top N per slice(阈值)设为50，即筛选出每2年中出现频率最高的机构、作者以及关键词的前50名；Pruning(剪切方式)设置为“Pathfinder”与“Pruning sliced networks”修剪策略，其他选择默认值，对文献数据进行聚类后可视化分析。
1.3   主要观察指标   此领域的发文量、文章引用情况、国家、研究机构和期刊分析结果。

3.1   研究领域概况   文章通过应用CiteSpace软件对心肌细胞直接重编程研究领域的文献分布、发文国家分析、期刊分析、发文作者分析、核心文献分析和研究热点与前沿的梳理，得出以下结论：①通过对心肌细胞直接重编程研究发文量和被引量分析，自2003年始该领域发文量呈波动性增长；2012至2017年共6年间研究发展迅速，发文数约占发文总量的70%，2017年发文数和被引量达到高峰；随后的年被引量均高于其发文量，说明其研究的影响仍在进一步扩大；②通过对发文国家分析发现，除中国和伊朗是发展中国家外，其他均是发达国家，以美国为首的发达国家在该领域的研究处于领先地位；中国在心肌细胞直接重编程研究领域的影响力有待进一步提高；③通过对心肌细胞直接重编程研究领域的机构分析可以看出，这些机构均分布于发达国家；筛选出的7个核心机构均在美国，其机构间均有一定合作；④核心期刊和核心文献的分析显示，该领域的研究主要涉及细胞生物学、生物工程学应用微生物学和研究实验医学等方向为主导，涉及心脏病学和血液学等学科；⑤从发文作者分析，有3位学者的发文数量、被引频次和中心度均较高[9-11]，说明其研究成果得到了广泛的认可，在心肌细胞直接重编程研究领域占据一定地位，也为后续研究奠定基础，从其研究可发现该领域研究方向的不断深入和研究水平的不断提高；⑥通过对关键词分析，推测转录因子(transcription factor)、肌细胞增强因2C(myocyte enhancer factors 2C，MEF2C)及心脏再生(heart regeneration)等研究可能成为研究领域未来的发展趋势。
3.2   心肌细胞重编程研究发展   心血管疾病仍然是全球范围内主要的死亡原因，在日趋步入老龄化社会进程中，心血管疾病患者数量仍会迅速增加。心肌损伤后，占心脏细胞一半以上的内源性心脏成纤维细胞增殖并合成细胞外基质，导致纤维化和心力衰竭，因此迫切需要开发心脏再生疗法。目前从成纤维细胞生成心肌细胞的方法分为3种一般途径：第一种是由成纤维细胞完全重编程成诱导性多能干细胞并进行分化，这一途径要求成纤维细胞完全转化为未分化细胞(如诱导性多能干细胞)继而诱导性多能干细胞向心肌细胞分化；第2种是部分重编程成纤维细胞到心脏祖细胞和随后的分化，此途径需要产生部分重编程细胞，包括心脏祖细胞，此类细胞在诱导性多能干细胞生成过程中通过OSKM(包括4种干细胞特异性转录因子：Oct3/4，Sox2，c-Myc和Klf4)诱导成纤维细胞分化为心肌细胞；第3种是直接重编程成纤维细胞进入心肌细胞，即通过引入单个或多个转录因子(transcription factor)，将成纤维细胞直接转化为另一种类型的细胞。诱导性多能干细胞和人胚胎干细胞是用于再生医学的有前途的工具，但是这类干细胞心脏分化效率较低、可变性较大，亦存在致瘤风险。技术的突破、临床运用时面临的伦理问题和免疫排斥反应均需要迫切地解决，故第3种途径受到广泛的关注。
VIERBUCHEN等[26]于2010年结合4种转录因子将小鼠和人的成纤维细胞重编程为多能状态，这是首次报道用器官特异性转录因子成功地将成纤维细胞直接重编程为一种特定的细胞类型(没有经过诱导性多能干细胞转换)，引发了研究者对转录因子是否可以直接诱导其他确定的体细胞命运，而非仅仅是对未分化的思考；随后IEDA等[9]发表研究证实功能心肌细胞样细胞或iCMs可以直接由分化的体细胞通过确定的因素重新编程，即导入编码心脏特异性转录因子(Gata4，Mef2c，Tbx5:GMT)。直接重编程技术可以将最终分化的成纤维细胞转化为另一种器官细胞，不需要诱导性多能干细胞的形成[27-29]。
CHEN等[29]于2012年研究认为使用GMT会降低成纤维细胞重编程为心肌细胞的效率，需引入心血管表观遗传学对此研究进行更深入的理解与探究；有研究通过运用新的筛选方法发现，Tbx5，Mef2C和Myocd的组合比Tbx5，Mef2C和Gata4(GMT)更能广泛上调心脏基因表达[9]。有研究于2014年发现MiR-133通过直接抑制Snai1和沉默成纤维细胞特征促进心脏重编程[30]，这是首个通过确定因素进行心脏重编程的分子机制的研究。
随着研究不断深入，研究者发现重编程因子的改变可以促进心脏重编程，通过刺激或抑制参与心肌细胞生成的信号通路，也可提高心脏重编程效率。ZHAO等[31]证实使用靶向转化生长因子β1或Rho相关激酶途径(ROCK)的小分子抑制促纤维化信号转导可将胚胎成纤维细胞转化为功能性心肌样细胞，效率高达60%；YAMAKAWA等[32]于2015年证实成纤维细胞生长因子2，10和血管内皮生长因子(VEGF)的组合(称为FFV)可以促进心脏功能在确定的无血清条件下重编程，并进一步探讨其分子机制：FFV激活了多个心脏转录调节因子，并通过p38丝裂原激活的蛋白激酶和磷酸肌醇3激酶/AKT途径将部分重新编程的细胞转变为功能性诱导型心肌细胞，这为心肌细胞重编程的培养条件和分子机制开辟了新的研究方向。
在体内运用心肌细胞重编程技术是研究领域发展的飞跃，也是令研究者为之振奋欣喜之处。MATHISON等[33]将GMT反转录病毒和血管内皮生长因子的混合物注射到冠状动脉结扎大鼠的心肌梗死区域后发现，与单独使用GMT或血管内皮生长因子相比，对梗死的心肌给予血管内皮生长因子可以增强GMT介导的细胞重编程，从而改善心肌功能并减少梗死区的瘢痕。JAYAWARDENA等[21]于2012年首次报道了体内直接进行心脏重编程的研究成果，microRNAs 组合(miR-1，miR-133，miR-208和miR-499)的慢病毒直接注射到缺血小鼠心肌中，可将心肌成纤维细胞在体内直接原位转化为心肌细胞样细胞。
心肌细胞直接重编程为心脏再生提供了可能，在再生医学领域有着广阔的应用前景和发展方向，可能成为心脏疾病治疗的新途径。该领域以美国为中心的发达国家为主导，形成了不同的研究方向和主题，其研究的影响仍在进一步扩大。但各国和各研究机构未形成紧密的合作关系，若能从全球各区域、各国家层面整合优势资源、促进研究相关的国家、机构密切交流合作，实现优势互补，资源共享，有望实现技术的快速突破。但目前的技术转化为临床的运用仍需进一步的分子机制及其适宜微环境研究和大型动物模型的验证。
3.3   研究局限性及展望   研究文献来源Web of Science核心集数据库，后续可结合软件工具的发展进一步分析发表于中国知网、万方、维普等数据库中相关研究文献，结合国内现状及该探究领域研究发展现状及趋势。文章应用CiteSpace软件对Web of Science来源数据的心肌细胞直接重编程文献计量学及可视化分析，能相对直观、具体地向读者展示该领域研究整体发展，在选题研究内容和发展方向能够为研究者提供参考和借鉴，结果具有一定意义。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

文题释义：

重编程技术：是指不改变基因序列的情况下，通过表观遗传修饰如DNA甲基化来改变细胞命运的过程。目前重编程主要指2个过程：其一，分化的细胞逆转恢复到全能性状态的过程；其二，从一种分化细胞转化为另一种分化细胞的过程。

文献计量学：是指以文献体系和文献相关媒介为研究对象，采用数学和统计学等计量方法，研究文献信息的分布、结构、数量关系和规律，进而探讨科学技术的某些结构、特征和规律的一门学科。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

心肌细胞直接重编程技术是近年再生医学领域的研究热点，可能成为心脏疾病治疗的新途径，有着广阔的应用前景和发展方向。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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