研究人员用干细胞制造骨骼肌

加州大学洛杉矶分校的科学家已经开发出一种新的策略，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，这种干细胞可以产生身体的所有类型的细胞。这一发现是发展干细胞替代疗法治疗包括杜氏肌营养不良在内的肌肉疾病的重要一步，杜氏肌营养不良是美国最常见的致命儿童期遗传疾病，约每5000名男孩中就有1人患病。

这项研究发表在杂志上自然细胞生物学作者April Pyle，微生物学、免疫学和分子遗传学副教授，加州大学洛杉矶分校Eli和Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心成员。以人类的自然发展过程为指导，研究人员开发了成熟的方法肌肉细胞在实验室里创造出恢复营养不良蛋白的肌肉纤维，这种蛋白在患有杜氏综合症的男孩的肌肉中缺失。

如果没有营养不良蛋白，肌肉就会退化并逐渐变弱。杜氏症状通常开始于幼儿期;患者逐渐丧失活动能力，通常在20岁左右死于心脏或呼吸衰竭。目前还没有办法逆转或治愈这种疾病。

多年来，科学家一直在尝试不同的方法，即直接人类多能干细胞生成骨骼肌干细胞可以在生物肌肉和再生营养不良蛋白的肌纤维中适当地起作用。然而，由PYLE引领的研究发现当前的方法效率低;它们产生不成熟的细胞，不适用于在实验室中建模的Duchenne或为疾病产生细胞替代疗法。

“我们已经发现，仅仅因为在实验室中产生的骨骼肌细胞表达肌肉标记，并不意味着它功能齐全，”派尔说。“要让杜兴的干细胞疗法向前发展，我们必须更好地了解我们从人类多能干细胞中产生的细胞，而不是在人体和发育过程中发现的肌肉干细胞。”

通过分析人类的发育，研究人员发现了一种具有超强再生能力的胎儿骨骼肌细胞。在进一步分析这些胎儿肌肉细胞后，发现了两个新的细胞表面标记，称为ERBB3和NGFR;这使得研究人员能够从人体组织中精确地分离出肌肉细胞，并将它们从使用人类多能干细胞制造的各种细胞类型中分离出来。

一旦他们能够隔离骨骼肌细胞使用新识别的表面标记，研究团队在实验室中成熟了这些细胞来产生营养不良素的肌肉纤维。它们产生的肌肉纤维是均匀的肌肉细胞，但纤维仍然小于真实人体肌肉中的纤维。

“我们缺少另一个关键组成部分，”迈克尔·赫克斯说，迈克尔·赫克斯说，该研究的主要作者。他解释说，他解释说，骨骼肌细胞没有妥善成熟。“我们需要更大，更强大的肌肉，也有能力合同。”

研究小组再次从人类发展的自然阶段寻找答案。Hicks发现，需要关闭一种名为TGF Beta的特定细胞信号通路，才能生成骨骼肌纤维含有帮助肌肉收缩的蛋白质。最后，研究小组在杜兴小鼠模型上测试了他们的新方法。

Hicks说:“我们的长期目标是开发一种个性化的细胞替代疗法，使用患者自己的细胞治疗患有杜氏综合症的男孩。”“所以，在这项研究中，我们从头到尾遵循了为人类患者创造这些细胞的相同步骤。”

首先，杜兴病人的细胞被重新编程变成多能干细胞。然后，研究人员使用基因编辑技术CRISPR-Cas9去除了导致杜兴病毒的基因突变。使用ERBB3和NGFR表面标记物，分离骨骼肌细胞，然后注射到小鼠体内，同时给药TGF - β抑制剂。

派尔说:“结果正是我们所希望的。”“这是第一个在实验室中创造出有功能的肌肉细胞，并以人类发育过程为指导，在杜氏动物模型中恢复抗营养不良蛋白的研究。”

进一步的研究将专注于产生骨骼肌肉干细胞它可以对持续的伤害做出反应并再生肌肉长期使用团队新的隔离和成熟策略。

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