Cell Rep：科学家成功诱导干细胞分化为骨骼肌、骨以及软骨组织

yinfuhua

Cell Rep：科学家成功诱导干细胞分化为骨骼肌、骨以及软骨组织
0 W/ z2 ^4 M& k, n2 T来源:生物 360 / 作者:李易潇 / 2017-02-11
4 |, U$ K, e; F4 a. H0 n3 b2 月 7 日，加州大学的科学家发表在《 Cell Reports 》上的一项新研究显示，他们发现了独特的信号通路促进人类体节发育，并成功的将人类多能干细胞诱导分化成为体节样（somites）细胞。这些体节细胞可以发育成为骨骼肌、骨以及软骨组织。" [$ k# k* `6 J% _) Y

) C$ D  b1 [2 A  A+ }# I. H多能干细胞（hPSCs）具有自我更新和复制能力，在合适条件下，可以分化为机体的任何一种细胞类型。科学家们多年来致力于从事诱导多能干细胞向特定的组织细胞分化的研究，并取得了许多成果。
8 o: W0 Q6 o( ?3 }) }3 M在人类胚胎中，肌细胞与椎骨和肋骨的骨质、软骨组织一样，都起源于一类称为体节的细胞簇。研究人员通过对人类中胚层发育的转录组学分析，鉴定了在人类体节发育期间独特的信号通路：除了已知的 WNT-β/catenin 之外，BMP 和转化生长因子β（TGF-β）信号参与人类的体节发育。; ~  a1 K4 X' e$ }  C4 f
这些初步结果使科学家们开发出一个有效的技术，体外诱导人类多能干细胞获得体细胞。重要的是，体外分化过程需逐步表达不同发育阶段的标志物，这些标志物已知在体内体细胞的生成过程中是不可或缺的。
9 w+ }: _/ M  h2 u8 J1 X& z8 R研究人员分析了体节在完全形成前后不同基因的表达水平。对于在该过程期间表达水平改变的每个基因，研究人员试验添加分子以增强或抑制人多能干细胞中该基因的功能有助于推动分化成为体节样细胞。他们发现，优化的分子混合体系在人类和在动物中的表现并不相同。利用这一新型组合，使用新的组合，研究人员可以在短短的四天内将 90% 的人类干细胞转变成体细胞。; \  H. B3 ?. b4 c( c0 E" c% ?0 {
此外，当进行谱系特异性分化时，研究人员对这些 hPSCs 衍生的体节样细胞进行了为期 4 周的追踪。这些体节样细胞可以产生多种类型的细胞，包括骨骼肌细胞，骨细胞和软骨细胞。; @! f( `4 c: s+ {
这项工作提高了对人类体节发育的理解，并可能促进对影响体节发育疾病的治疗。从人类多能干细胞产生体细胞样细胞的新方案为在实验室中制造肌肉，骨骼和软骨细胞的研究人员打开了大门。研究人员表示，下一步的研究将是如何使用从新体节产生的肌肉细胞来治疗 Duchenne 肌营养不良，这是一种严重的肌肉变性疾病，目前没有治愈的方法。
9 {7 I  Y6 {1 K/ Y. n7 S. N参考资料：/ {* V! I1 p4 U) G
1、Researchers turn stem cells into somites, precursors to skeletal muscle, cartilage and bone.9 [( p7 s) r3 c
2、In Vivo Human Somitogenesis Guides Somite Development from hPSCs, Cell Reports (2017)." r0 |- W& @6 B" ~! }( D