《Cell Stem Cell》人工培养出了能自我维持的肌肉细胞

在概念验证实验中，科学家们表示，他们已经成功培养出能够自我更新和修复小鼠肌肉组织损伤的人类肌肉干细胞，这可能会推动治疗人类肌肉损伤和肌肉萎缩疾病的努力。

　　

有关实验的报告发表在4月7日的《Cell Stem Cell》杂志上。

为了制造这种自我更新的干细胞，科学家们从实验室培养的人类皮肤细胞开始，这些细胞经过基因重组后，处于一种更原始的状态，在这种状态下，这些细胞有可能成为体内几乎任何类型的细胞。在这一点上，这些细胞被称为诱导多能干细胞(IPS)细胞，它们与标准细胞生长因子和营养物质的溶液混合，推动它们分化成特定的细胞类型。

在实验室中，科学家们长期以来一直能够将IPS细胞转化为各种类型的细胞，包括皮肤细胞和脑细胞。研究人员说，更困难的是将IPS细胞转化为特定器官的自我更新干细胞的能力。

这个研究小组由Gabsang博士领导，他是神经学教授，也是约翰霍普金斯医学院细胞工程研究所的成员，他们利用一种富含营养的肉汤诱导IPS细胞转变为肌肉干细胞。李说，进一步的研究计划进一步检查配方，以确定哪些成分可能是酿造肌肉干细胞的关键。

Lee是Vita Therapeutics Inc.的联合创始人。Vita Therapeutics是一家位于马里兰州巴尔的摩的细胞工程公司，该公司希望将肌肉干细胞疗法推向市场，用于治疗肌肉萎缩等疾病。他警告说，这种干细胞疗法目前还没有。

在对小鼠进行的概念验证实验中，研究小组试图确定新发育的细胞将在活体动物体内迁移到哪里，以及它们是否能够修复受损的组织。

研究小组报告说，当他们将肌肉干细胞注射到鼠的肌肉中时，这些细胞移动到肌肉的一个被称为小生境（细胞龛）的区域，这是其他天然肌肉干细胞通常被发现的地方，并在那里停留了四个多月。

研究小组随后使用两种不同的方法来确定肌肉干细胞是否能修复受损组织。

在一种方法中，研究人员将肌肉干细胞移植到经过基因改造的小鼠体内，并在没有免疫系统的情况下繁殖，以避免对移植细胞的排斥。然后，他们将这些动物暴露在一种肌肉降解毒素和辐射中，以消除小鼠体内已经存在的肌肉干细胞。

在肌肉组织中毒素和辐射损伤的部位，研究人员发现，移植的人类肌肉干细胞发育成成肌细胞，这是一种肌肉构建细胞，通过融合和发育正常肌肉特有的微纤维来修复损伤。他们还发现，一些被移植的人类肌肉干细胞会迁移到小生境，并表现出与小鼠体内自然发现的肌肉干细胞相似的行为。

在第二组实验中，研究人员将肌肉干细胞移植到经过基因改造的小鼠体内，这些小鼠的肌营养不良基因发生了突变，从而导致杜氏肌营养不良，这是一种小鼠和人类的肌肉消耗疾病。

研究人员发现，移植的肌肉干细胞可以移动到肌肉龛区。经过几个月的测试，移植小鼠在小型跑步机上的跑距离是未移植小鼠的两倍，这是一种肌肉力量的测量方法。

Lee说:“这些肌肉干细胞有可能被开发为多种肌肉疾病的治疗方法。”

研究小组计划在其他肌肉相关疾病的小鼠模型中使用这些细胞，以研究它们在运动医学、创伤和与年龄相关的肌肉损失方面的潜在用途。

Congshan Sun, Suraj Kannan, In Young Choi, HoTae Lim, Hao Zhang, Grace S. Chen, Nancy Zhang, Seong-Hyun Park, Carlo Serra, Shama R. Iyer, Thomas E. Lloyd, Chulan Kwon, Richard M. Lovering, Su Bin Lim, Peter Andersen, Kathryn R. Wagner, Gabsang Lee. Human pluripotent stem cell-derived myogenic progenitors undergo maturation to quiescent satellite cells upon engraftment. Cell Stem Cell, 2022; 29 (4): 610 DOI: 10.1016/j.stem.2022.03.004