加州大学洛杉矶分校的科学家们开发了一种新的策略，可以有效地分离，成熟和移植由人类多能干细胞产生的骨骼肌细胞，该细胞可以产生人体的所有细胞类型。这些发现是朝着开发包括杜兴肌营养不良症在内的肌肉疾病进行干细胞替代疗法迈出的重要一步，该疾病在美国影响了大约5,000个男孩中的1个，是最常见的儿童致命性遗传疾病。
这项研究发表在《自然细胞生物学》杂志上，由资深作者April L. Pyle发表，他是微生物学，免疫学和分子遗传学副教授，也是UCLA Eli and Edythe再生医学和干细胞研究中心的成员。研究人员以人类的自然发育过程为指导，开发了在实验室中使肌肉细胞成熟的方法，以创建恢复肌营养不良蛋白的肌纤维，肌营养不良蛋白是杜兴氏男孩肌肉中缺失的蛋白质。
没有肌营养不良蛋白，肌肉会退化并逐渐变弱。杜兴氏症状通常始于儿童早期。病人逐渐失去活动能力，通常死于20岁左右的心脏病或呼吸衰竭。目前尚无方法可以逆转或治愈该疾病。
多年以来，科学家一直在尝试各种不同的方法来指导人类多能干细胞产生骨骼肌干细胞，这些骨骼肌干细胞可以在活体肌肉中适当发挥功能并再生产生肌营养不良蛋白的肌肉纤维。但是，由Pyle领导的研究发现，目前的方法效率不高。它们产生的不成熟细胞不适用于在实验室中模拟杜兴氏菌，也不适合用于治疗该疾病的细胞替代疗法。
派尔说：“我们已经发现，仅仅因为实验室生产的骨骼肌细胞表达了肌肉标志物，并不意味着它就具有完整的功能。”“对于干细胞治疗杜氏向前发展，我们必须有一个更好的理解我们是从人类多能干细胞产生相较于人体，并且在开发过程中，自然中发现的肌肉干细胞的细胞”
通过分析在人类发展过程中，研究人员发现了胎儿骨骼肌细胞异常再生。在对这些胎儿肌肉细胞进行进一步分析后，发现了两个新的细胞表面标记，称为ERBB3和NGFR。这使研究者能够从人体组织中精确分离出肌肉细胞，并将它们与使用人类多能干细胞产生的各种细胞类型分离。
一旦他们能够使用新发现的表面标记物分离出骨骼肌细胞，研究团队便在实验室中使这些细胞成熟，以产生产生肌营养不良蛋白的肌纤维。他们创造的肌纤维是均匀的肌细胞，但其纤维仍比真实人类肌肉中的纤维小。
该研究的主要作者迈克尔·希克斯说：“我们缺少了另一个关键要素。”他解释说，骨骼肌细胞未完全成熟。“我们需要更大，更强壮的肌肉，同时还要具有收缩的能力。”
团队再次向人类发展的自然阶段寻求答案。希克斯发现，需要关闭称为TGF Beta的特定细胞信号传导途径，才能生成包含有助于肌肉收缩的蛋白质的骨骼肌纤维。最后，研究小组在Duchenne小鼠模型中测试了他们的新方法。
希克斯说：“我们的长期目标是开发一种个性化的细胞替代疗法，利用患者自身的细胞来治疗患有杜兴病的男孩。”“因此，对于这项研究，我们从头到尾遵循了与为人类患者创建这些细胞时所遵循的相同步骤。”
首先，将Duchenne患者细胞重新编程为多能干细胞。研究人员随后使用基因编辑技术CRISPR-Cas9消除了导致杜氏症的基因突变。使用ERBB3和NGFR表面标记，分离出骨骼肌细胞，然后在同时施用TGF Beta抑制剂的情况下将其注射到小鼠体内。
标签： 骨骼肌
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