细胞工程从肌肉萎缩症患者症状的变化提供线索

约翰·霍普金斯大学的研究人员报告他们无意中发现了一种方法,能使人体肌肉细胞轴承基因突变与杜氏肌肉营养不良症(DMD)人。

功绩,报告发表在杂志上细胞的报道5月26日,应该阐明如何微妙的遗传差异DMD患者症状产生广泛的严重性和残疾。的细胞他们说,也可以用来测试新疗法。

偶然发现了它的起源大约三年前,当科学家,由Gabsang Lee博士D.V.M.,正在寻找一种新的方式将人类胚胎干细胞——可以成为任何所谓的身体细胞神经嵴细胞,构建发展中脊椎动物神经系统的一部分。

他们测试了不同化合物,他们发现与复合CHIR99021 recipe-four天文化,其次是八天的复合DAPT-that导致细胞自发合同(见视频),好像他们肌肉纤维。令他们吃惊的是,李说,分析确认后30天,大约60%的细胞培养皿在与肌细胞成熟相关的蛋白质。

肌肉纤维形式称为肌母细胞,当细胞包含一个细胞核,成熟,有多个细胞核的融合在一起,形成肌管,这进一步成熟为肌肉纤维合同。“成肌细胞融合成肌管是骨骼肌的最显著的特征之一,”李说,神经病学助理教授约翰·霍普金斯大学医学院的。“我们现在能做的就是让fusion-capable成肌细胞,这是容易生长,因此更容易研究DMD干扰等疾病如何融合过程。”

确认它的发现,该研究小组应用其“食谱”来诱导多能干细胞(iPS)细胞产生的皮肤细胞的十几个健康的捐赠者和五个DMD患者,每一个都有不同的遗传变异。健康的“诱导多能性”细胞和DMD iPS细胞,科学家们能够创建成肌细胞能产生肌管,虽然DMD-derived细胞少10倍有效地融合,不能合同。

DMD是一种遗传疾病,影响大约每3600个新生儿中一个男孩。它是伴随着日益衰弱的肌肉和过早死亡,通常在病人的20多岁或30多岁。过错是最大的已知人类基因的突变,使肌营养不良蛋白,蛋白质通常可以增强肌肉纤维,保护他们免受伤害。进行了X染色体,发现了超过1000个变异基因,导致大范围的症状。

找出所有这些突变的共同点,研究人员说,他们分析了基因和蛋白质实验室培养的成肌细胞的活动。正如所料,从健康和DMD iPS细胞成肌细胞生成的显示,骨骼肌基因水平的活动增加,但DMD肌母细胞并没有使肌营养不良蛋白。与健康的成肌细胞相比,DMD成肌细胞的活动比与伤口愈合和炎症相关的基因。

确认其调查结果,研究小组使用了基因技术的17个基因的活动,其水平出现至少两倍DMD成肌细胞在前面的基因测试。肌母细胞产生的五个DMD患者显示不同程度的这些基因,但基因BMP4和TGFbeta中所有的活动就会增加。

“生成肌母细胞来自患者不同突变版本的模式将使我们能够在细胞水平上研究不同突变的影响,”李说。“我们希望弄明白为什么有些突变引起症状进展比别人更快,如何调整治疗患者个体。”

是否有些DMD基因突变可能是矫正在实验室,研究人员花了DMD患者的皮肤细胞,引入一个小的人工染色体携带好抗肌萎缩蛋白基因的副本。然后他们重新编程皮肤细胞成为“诱导多能性”细胞和成肌母细胞增长。当移植到小鼠受损的腿部肌肉,这些细胞能够融合与受伤的肌肉。

科学家们也看到更为正常的水平的基因活性,包括抗肌萎缩蛋白,在纠正细胞成肌细胞融合和六倍比未修正的DMD细胞。纠正细胞也能够与未修正的融合细胞在实验室。

最后,科学家检测DMD成肌细胞的药物治疗的选择他们在实验室:化合物LDN193189 SB431542,抑制剂的BMP和TGFbeta过于活跃的基因。他们发现细胞分泌少BMP4,五个病人的DMD肌母细胞从四个保险丝恢复正常。

李警告说,这个实验是非常早期的工作必须通过多年的动物研究广泛证实之前有任何可能对患者临床应用。但如果这些进一步的研究结果,李说,实验室培养的细胞有一天提供大量的成肌细胞的潜在来源,可能是基因修正,然后移植到他们来自相同的病人。