先天性心脏病（congenital heart disease）是由于胚胎时期心血管发育异常所引起的一类心血管畸形，位居我国出生缺陷首位，疾病负担沉重且发病机制复杂。心脏发育依赖于基因表达的精确时空调控，其核心由心脏转录调控网络驱动，并分别在早期谱系分化与后期心肌成熟阶段发挥关键作用。NONO（non-POU octamer-binding protein）是一种核内调控蛋白，参与转录调控与可变剪接，并作为细胞旁斑（paraspeckles）的重要组成成分。NONO 可通过螺旋-翻转-螺旋结构域及RNA识别基序，同时结合DNA与 RNA，从而介导 mRNA 剪接、转录调控及DNA双链断裂修复等过程。在小鼠胚胎干细胞中，NONO 通过调控多能性相关基因表达维持细胞状态，其缺失会扰动自我更新与分化平衡并导致神经分化异常。临床研究显示，NONO的功能丧失突变与多种先天性心脏病及心肌病相关，包括室间隔缺损、肺动脉狭窄、右位主动脉弓、Ebstein畸形以及左心室致密化不全等。然而，NONO在心脏发育与心肌细胞分化中的具体作用及其分子机制仍有待阐明。

近日，复旦大学附属儿科医院黄国英教授/1277星际APP下载官网吴飞珍研究员及盛伟研究员团队在Nature Communications发表了题为“Essential role of NONO-HOXA1-Wnt axis in cardiomyocyte differentiation”的研究论文。该研究发现NONO通过与HOXA1协同作用调控早期心肌分化基因程序并促进Wnt信号激活，揭示NONO-HOXA1-Wnt信号轴在心肌分化中的关键作用，为阐明NONO突变相关先天性心脏病的病因机制提供依据。

研究团队首先构建NONO-KO hiPSCs，并开展心肌定向分化实验。结果显示，NONO 缺失并不影响细胞多能性维持及核型稳定性，但会显著削弱心肌分化效率：分化至第15 天时，cTNT⁺心肌细胞比例由WT 的 70.9% 降至 11.6%。同时，NONO-KO 心肌细胞表现出肌节结构紊乱、Z 线缺失、搏动频率下降，并伴随Ca²⁺瞬变异常及钙处理相关基因（RYR2、SERCA2a、CACNA1C）表达降低。单细胞转录组测序进一步表明，NONO-KO 细胞在分化第 5 天仍保留部分中内胚层特征，心脏祖细胞标志基因诱导不足，最终导致心肌细胞产量显著减少。

为进一步验证 NONO在心肌分化早期的关键作用，该团队采用PiggyBac诱导过表达系统，在分化早期第1–2天短窗口内重激活 NONO。结果显示，NONO再表达可部分恢复心肌分化效率，改善肌节结构，并促进心肌相关基因表达回升。转录组分析进一步提示，NONO在心肌分化过程中动态调控一批与心脏发生密切相关的关键基因。

在机制层面，课题组首先证实 NONO 与 HOXA1 发生直接蛋白互作，并通过维持 HOXA1 蛋白稳定性支撑其功能发挥；NONO 缺失会导致HOXA1 基因组占位大规模下降，进而抑制MESP1、PDGFRA、HAS2、MIXL1等早期心脏/中胚层关键基因的表达。进一步研究表明，NONO 还可促进 HOXA1 同源二聚化，为 NONO 缺失条件下 HOXA1 占位丢失提供分子解释。与此同时，NONO–HOXA1 互作对 Wnt/β-catenin 信号激活至关重要：缺失任一因子均可降低核内 β-catenin 的稳定性并削弱通路活性；在分化早期增强 Wnt 刺激可在一定程度上缓解NONO 缺失所致的心肌分化障碍。

综上所述，本研究证实NONO缺失显著降低 hiPSC 心肌分化效率并破坏心肌结构与钙处理功能，其机制在于NONO直接结合并稳定HOXA1，促进HOXA1染色质占位与关键中胚层/心脏基因激活，并维持Wnt/β-catenin信号通路活性。