中科院《Cell Research》发表干细胞再生骨骼肌评述 - 干细胞行业新闻干细胞之家



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坤明

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发表于 2014-7-10 08:13 |只看该作者 |倒序浏览 |打印

时间：2014年7月10日来源：生物通! a5 N/ w- ?- U  T/ y5 P
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生物通报道：2014年7月8日，国际知名学术期刊《Cell Research》在“研究亮点（Research Highlights）”专栏发表了中科院生物物理研究所曲静研究员同美国Salk研究所Juan Carlos Izpisua Belmonte博士合作撰写的述评，题为“Regenerating skeletal muscle from human pluripotent stem cells”。该文简要概述了利用人类多能干细胞再生骨骼肌的研究进展。
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近年来，世界各地的研究人员已经开发出许多方案，通过异位基因表达或利用小分子，将人类多能干细胞有效地分化为骨骼肌细胞。这些干细胞来源的肌源细胞为肌肉相关疾病的研究和药物筛选提供了新的途径，是肌营养不良症（muscular dystrophies，MDs）细胞疗法的一种潜在新工具。
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肌营养不良症是异质性的遗传性疾病，可逐步影响骨骼肌的生长和再生。在过去的十年当中，各种人体组织（包括骨骼肌）的再生，已经取得了显著进步。人类多能干细胞（hPSCs），包括人类胚胎干细胞（hESCs）和人类诱导多能干细胞（hiPSCs），具有无限自我更新的独特性质和分化为各种类型人体细胞的潜力。从理论上讲，从hPSCs分化的骨骼肌细胞，可能是恢复MDs肌肉再生潜力的一种很有前途的选择。* y$ M2 h2 O! |+ b

卫星细胞是骨骼肌中的成体干细胞库，在MD患者中往往是受损的。因此，通过移植，补充功能性肌原性祖细胞来修复受损组织，是MDs的一种有效治疗方法。通过转录因子PAX7或MYOD1的外源表达，研究人员已经由hPSCs成功再生了肌原性祖细胞。根据PAX7在hPSCs来源的胚状体（EBs）中的异位表达，得到的肌原性祖细胞可以在体外分化成多核肌纤维，并在移植到mdx小鼠后发育成肌肉细胞。此外，PAX7+祖细胞可以提高mdx小鼠的肌肉收缩性和卫星细胞补充。作为一种替代方法，MYOD1在hPSCs中的外源表达将其分化成终端多核肌源细胞。
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利用MYOD 1产生的肌源细胞，在当前的培养条件下往往不能保持祖细胞状态，从而并不是移植的一种理想细胞类型。然而，来自患者的末端分化肌细胞，可能是药物筛选和病理研究的一种理想疾病模型。如Abujarour等人发现，从杜氏肌营养不良症（DMD）和贝克尔肌营养不良症（BMD）患者特异性iPSCs分化的肌小管，能够响应肥大诱导因素的刺激。由于小鼠模型并不总能够概括人类疾病的临床表现，所以特别需要构建人类hPSC疾病模型，用于基础研究和药物发现的平台。# \) A8 ]  p! _0 o4 L8 S

即使通过外源基因表达的成肌分化已被证明是有效的，但是整合病毒载体的使用，会对潜能细胞为基础的治疗应用带来不确定的风险。因此，通过操纵信号通路而无需遗传修饰，从自发细胞分化或谱系特异性分化获得的肌原性祖细胞，可能更适合于细胞移植。
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然而，在细胞培养中，肌源性祖细胞无法稳定地被作为未分化细胞，并且含有混合数量的神经祖细胞和肌原性祖细胞。相反，使用单层培养系统和两步骤细胞分选过程，Tiziano及其同事获得了纯化的CD73+/NCAM+成肌细胞。这些细胞可以培养扩张，随后在体外和体内分化为成熟的肌细胞。除了肌源性祖细胞之外，来自一定条件下培养的EBs的一个特定间充质干细胞亚群，也表现出在体外和体内成肌分化的潜力，也能有助于卫星细胞库。然而，自发分化的方法有共同的缺点，即效率低和特异性低。

另外，使用小分子靶定特异性信号通路，可引起更有效和更特异性的成肌分化。通过化学筛选，Xu等人发现，在EB形成期间，同时抑制GSK3β、激活腺苷酸环化酶和刺激FGF2信号，特别能够促进骨骼肌分化。得到的肌原性祖细胞不仅在培养中经历了终末分化，而且还充当移植卫星细胞，从而支持肌肉再生。
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将来，为了满足肌肉再生医学领域带来的希望，应该构建高效的肌原性祖细胞的分化方法。然而，当前，由于对胚胎肌细胞生成和不同信号通路之间的交叉反应缺乏一个全面的了解，所以这一目标受到了阻碍。因此，在体外研究成肌分化可能反过来会帮助我们更好地理解发育过程中的肌发生过程。
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最近在“hPSCs分化为骨骼肌”研究方面取得的进展，可能为细胞疗法或药物筛选带来最终的肌细胞来源，并充当一种理想的模型来研究发育肌细胞生成。从患者特异性干细胞分化而来的肌源细胞，为MDs研究提供了一种以前难以接近的工具，可能为这些破坏性疾病带来更好的见解。7 n( O+ T" H2 R( L2 O& J

最近，研究人员已经从核纤层蛋白病患者中成功获得了iPSCs，通过HDAdV为基础的基因组编辑策略，靶向纠正了患者iPSCs中的LMNA基因突变。随着新的成肌分化策略的建立，和我们对于MDs知识的不断扩大，在不久的将来，我们有望开发出MDs的新治疗方法。/ B& u4 X/ @! a" D4 ?

（生物通：王英）