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干细胞新用途!Nature子刊:科学家找到肌肉再生的方法

2017/12/28 来源:生物探索
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导读
肌肉营养不良症即肌肉萎缩症,是一种遗传性疾病,其特征使骨骼肌本身发生进行性病变,致使肌肉渐渐退化、萎缩。尽管还没有治愈的方法,但物理治疗或药物治疗可以缓解症状。美国西北大学医学院的最新一项研究表示,特殊编程的干细胞为肌肉再生疗法提供了可能性。


这项研究结果发表在《Nature Communications》杂志上。Elizabeth J. Ward遗传医学教授Elizabeth McNally博士是该研究的合作者,McNally实验室博士后Mattia Quattrocelli博士也是该研究的合作者之一。

过去的研究表明,小鼠中胚层的iPSC源性干细胞(MIP)可以促进小鼠的肌肉再生,然而,人类的MiPs是否具有这样的潜能,我们尚不清楚。

为此,美国西北大学医学院的科学家进行了实验验证。他们将人类MiP细胞注射到肌肉退化的小鼠模型中,发现与未经治疗的对照组相比,实验组的小鼠心脏体积增加,并且肌肉结构有所改善。当降低MiP细胞浓度时,效果则相反。


图像显示MiPs诱导心脏和肌肉组织再生(绿色),以及当MiPs降低,再生组织遭破坏。图片来源:西北大学

这个结果为人类MiPs具有再生潜力提供了进一步的证据。此外,该研究还探讨了如何改善这些干细胞分化为骨骼肌和心肌的能力。

McNally说:“虽然我们可以让干细胞分化为心脏细胞,但使其分化为肌细胞并不是那么容易。或许,使用骨骼肌中成血管细胞(MAB)生成的MiP细胞是个可行的解决方案。”

该研究还显示,与来自成纤维细胞(一种结缔组织细胞)生成的MiP相比,这些MAB-MiPs可以生成更多的骨骼肌细胞。另一方面,产生心肌细胞的能力在两者之间似乎相当。

我们了解到,MicroRNAs (miRs)有助于表观遗传调控干细胞的分化。在这项研究中,用microRNA Cocktail刺激成纤维细胞MiPs表现出更大的潜力,它极大地改善了纤维细胞MiPs的骨骼肌分化,使其分化效果与MAB-MiPs相当。

未来,除了新注射的干细胞外,这些microRNA Cocktail还可以用来动员现有的干细胞,这为肌肉再生疗法添加了新的光环。

Quattrocelli说:“本研究最具创新性的一个方面就是确定了microRNA Cocktail的作用,从而提高了人类MiP改善营养不良肌肉功能的固有效率。下一步就是利用这些发现,提高microRNA Cocktail疗法安全性,并使这一新的治疗方法更接近于临床标准。

McNally和Quattrocelli打算继续探索microRNA的调控和MiPs在肌肉再生中的应用,希望能够在更大的动物模型中得到结果验证,最终造福于更多的患者。

Quattrocelli说:“如果安全性和有效性能在更大的动物模型中得到证实,这种基于细胞的方法在理论上可以帮助对抗许多类型的肌肉退化。

参考资料

Scientists reprogram stem cells to regenerate muscle in muscular dystrophy

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