美国科学家已经开发出一种简单而健壮的方法，可以直接将成熟的皮肤细胞重新编码成未成熟肌肉细胞。通过将一种名为MyoD的蛋白质的瞬时表达与三种小分子的治疗结合起来，研究人员将小鼠皮肤细胞转化为诱导的肌原性祖细胞(iMPCs)。这些细胞广泛传播，并与骨骼肌干细胞共享关键的分子和功能特性。当移植到腿部受伤的小白鼠时，它们会被移植到受损的组织中，并促进肌肉的持续再生。这项研究发表在《干细胞报告》期刊上。
对肌干、祖细胞和分化细胞的标记物染色，iMPCs在一道菜中对肌肉的分化进行概括。图片：OriBar-NurandMattiaGerli
医院和哈佛干细胞研究所的高级研究作者康拉德·霍奇多林说：我们的研究首次报告了皮肤细胞直接转化为可扩展的功能性肌肉祖细胞，从人的皮肤细胞中提取原理可以从人类皮肤细胞中提取出来，这一前景与研究和治疗肌肉营养不良等人类肌肉状况有潜在的相关性。先前为疾病建模或组织工程生成肌肉细胞的协议有几个限制。例如，在不丧失增殖和移植潜力的情况下，维持再生的肌肉干细胞和祖细胞(即卫星细胞和成肌细胞)在培养基中很长一段时间都是出了名的困难。
同时，将胚胎或诱导多能干细胞转化为成熟肌肉细胞的方法，在移植后形成肿瘤形成的风险。在过去，科学家通过转录因子MyoD的表达成功地从皮肤细胞中生成肌纤维。但是，将一种成熟细胞转化为另一种成熟细胞的策略未能产生足够的细胞来进行有效的组织再生。在新的研究中，Hochedlinger，也是哈佛大学干细胞和再生生物学系的教授，他的团队用一种简单方法克服了这些限制。他们在小鼠皮肤细胞中暂时增加了MyoD的表达，然后用3个小分子来处理这些细胞。
一种GSK3抑制剂，一种TGF-1受体抑制剂和一个环状AMP激动剂)，其中一些之前被证明可以增强细胞的重编程。由此产生的细胞，称为iMPCs，能够进行长期的自我更新和大规模扩张，并表达了卫星细胞和成肌细胞的关键分子标记。此外，iMPCs还保留了产生成熟肌肉纤维的能力，这些肌纤维表达了成年肌肉的标记，并显示出强烈的收缩。此外，移植的iMPCs产生了肌肉纤维，在腿部损伤的小鼠中可以持续组织再生。医院和哈佛大学的联合第一作者欧里·巴诺尔说：我们在培养基中进行肌肉分化的能力可能会减少对动物模型的需求。
我们的iMPC文化与真正的肌肉干细胞和祖细胞有几个重要的特征，但我们还不知道这些细胞数量是否真的相等。为此，研究人员计划更详细地比较与肌肉衍生的卫星细胞的分子和功能特性。他们还将进一步研究分子水平的细胞再编程过程。此外，该协议应该被细化，以产生更多的同质性的肌肉干细胞和祖细胞，而不是含有成熟肌肉细胞的混合物。此外，还需要进一步的研究来检验这种方法是否适用于人类细胞。
如果成功的话，细胞重编程方法可以用来研究诸如肌肉萎缩症之类的疾病，这是一组超过30种遗传性疾病，导致肌肉无力和肌肉萎缩。从临床的角度来看，特定于病人的iMPCs可用于药物发现或基因治疗，或作为组织工程的重要来源。医院和哈佛医学院的共同第一作者MattiaGerli说：病人特有的iMPCs可以通过治疗他们自己的基因匹配的细胞来进行个性化治疗。如果已知引起疾病的突变，就像许多肌肉营养不良的情况一样，原则上可以在将被纠正的细胞移植到病人体内之前，修复在iMPCs中的突变。
博科园-科学科普｜参考期刊：干细胞报告｜来自：CellPress