科学家首次绘制出人类骨骼肌发育路线图

加州大学洛杉矶分校的Eli和Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心的一个跨学科研究团队开发了一种人类骨骼肌如何发育的首次路线图，包括肌肉干细胞的形成。

这项研究发表在同行评议期刊上细胞干细胞，鉴别出骨骼肌组织中存在的各种细胞类型早期胚胎发育一直到成年。关注肌肉祖细胞,造成肌肉形成在出生之前,和肌肉干细胞,这导致出生后肌肉的形成和再生从伤病中生活,映射出细胞的基因网络的组基因活跃和inactive-change细胞成熟。

对于致力于在实验室培育肌肉干细胞的研究人员来说，这一路线图至关重要。肌肉干细胞可用于再生细胞疗法，治疗毁灭性的肌肉疾病，包括肌肉营养不良和肌肉减少症(与年龄相关的肌肉质量和力量丧失)。

“由于衰老或疾病导致的肌肉损失通常是肌肉干细胞功能失调的结果，”该论文的资深作者、布罗德干细胞研究中心(Broad stem Cell Research Center)成员阿普丽尔·派尔(April Pyle)说。“这张地图确定了肌肉祖细胞和干细胞发育过程中存在的精确基因网络，这对于在培养皿中生成这些细胞治疗肌肉疾病的方法至关重要。”

Pyle实验室和世界各地的其他人已经有能力从人多能干细胞中产生骨骼肌细胞 - 细胞，该细胞具有自我更新的能力和发展到身体中的任何细胞类型。然而，到目前为止，他们没有办法确定这些细胞落在人类发展的连续性上的位置。

“我们知道我们在实验室中所做的肌肉细胞并不像人类发现的完全成熟的肌肉干细胞一样函数，”新论文第一作者和PyLe实验室助理项目科学家的首次作者Haibin xi说。“所以我们首先要生成这张地图作为我们的实验室和其他人可以用于比较我们为真人骨骼肌组织的细胞的遗传签名进行比较。”

为了创造这个资源，该小组收集了两组不同骨骼肌细胞的高度具体数据:一组来自于人类身体，从胚胎发育的第五周到中年，另一组来自于研究人员在实验室中生成的人类多能干细胞。然后，他们比较了两种来源的细胞的基因特征。

研究小组从加州大学洛杉矶分校(UCLA)的合作者、南加州大学(University of Southern California)和德国Tübingen大学(University of Tübingen)的同事那里获得了21份人体骨骼肌组织样本。对于多能干细胞来源的肌肉细胞，该小组评估了使用他们自己独特的方法和其他几个小组的方法生成的细胞。

派尔实验室与加州大学洛杉矶分校生物化学教授、布罗德干细胞研究中心成员凯瑟琳·普拉斯的实验室合作，对所有样本进行高通量基于液滴的单细胞RNA测序。这项技术使研究人员能够识别单个细胞中存在的基因网络，并能同时处理数千个细胞。利用这项技术的力量和普拉斯实验室的生物信息学专业知识，该小组从人类组织和多能干细胞中识别出各种类型细胞的遗传特征。

接下来，他们开发了一种计算方法，专注于肌肉祖细胞和干细胞，并绘制出它们的图谱基因网络与每个发育阶段有关。这使得研究小组能够将多能干细胞衍生的肌肉细胞的遗传特征与人类肌肉发育地图上的相应位置相匹配。

研究小组发现，通过他们尝试的所有方法产生的多能干细胞来源的肌肉细胞与早期发育状态的肌肉祖细胞相似，并且与成年的肌肉干细胞不一致。

除了确定实验室制造的细胞的真正成熟度外，这项分析还提供了骨骼肌肉组织中其他细胞类型的详细信息，这些细胞类型在发育过程中存在，在来自人类多能干细胞的群体中存在。这些细胞可以在肌肉细胞成熟中发挥重要作用，并可能是改进在培养皿中生成和支持肌肉干细胞的方法的关键。

“我们发现一些在菜肴中产生肌肉细胞的方法也产生可能支持的独特细胞类型肌肉细胞派尔说，他也是加州大学洛杉矶分校Jonsson综合癌症中心的成员。“所以现在我们的问题是，这些细胞在做什么?它们是产生和支持成熟且有功能的肌干的关键吗细胞在一道菜？“

今后，派尔和她的同事们将专注于利用这种新资源来开发更好的生成方法肌肉干细胞从人类多功能干细胞在实验室里。她希望通过专注于与干细胞相关的基因表达网络和他们所识别的支持细胞类型，他们可以产生高能肌肉干细胞这对未来的再生疗法很有用。

---

---