基于患者相关因素筛选最优人成肌细胞:对增殖与分化能力的影响及意义

【字体: 时间:2025年04月06日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为解决人成肌细胞(hMb)样本特异性差异导致研究困难的问题,研究人员开展了探究患者相关因素对 hMb 增殖和分化能力影响的研究。结果表明多种因素有显著影响,这对 hMb 的分离和应用有重要意义。

  在人体的肌肉组织中,有一种神奇的细胞 —— 人成肌细胞(hMb),它就像建筑工人一样,能构建起骨骼肌组织,为修复受损的肌肉带来了希望。然而,hMb 却有着 “个性差异”,不同患者来源的 hMb 在增殖和分化能力上大不相同,这使得利用 hMb 进行的研究充满挑战。比如,在实验室里,同样的培养条件下,来自不同人的 hMb 表现却千差万别,有的增殖速度快,有的则很慢,分化的效果也参差不齐。这种不确定性严重阻碍了骨骼肌组织工程的发展,也让相关疾病的治疗研究陷入困境。因此,找到影响 hMb 增殖和分化能力的因素,筛选出最合适的 hMb,成为了科研人员亟待解决的问题。
为了攻克这一难题,德国埃尔朗根 - 纽伦堡弗里德里希 - 亚历山大大学(Friedrich-Alexander University of Erlangen-Nürnberg)大学医院整形与手外科组织工程与再生医学实验室的研究人员 Moritz Englich、Andreas Arkudas、Lilly Mengen、Raymund E. Horch 和 Aijia Cai 展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上,为骨骼肌组织工程和再生医学带来了新的曙光。

研究人员采用了多种关键技术方法。他们从 37 名接受游离肌瓣重建手术的患者身上获取了 50 个肌肉样本,通过机械分离和酶消化等处理,利用预培养板技术进行细胞培养。在分析过程中,运用免疫荧光染色、肌酸激酶(CK)测定、细胞活力测定、基因表达分析以及多元线性回归(MLR)等技术,全面研究患者相关因素对 hMb 增殖和分化能力的影响。

研究结果如下:

  1. ICC:结蛋白(desmin)表达:desmin 表达差异较大,范围从 0 到 100%,均值为 55.72%(±11.31)。通过 MLR 分析发现,年龄增长、BMI 增加、女性性别以及化疗对 desmin 表达有负面影响;男性来源的 hMb 中 desmin 表达更高;不同肌肉类型的 hMb,如腹直肌(RA)与大圆肌、股薄肌、比目鱼肌相比,desmin 表达更高。
  2. 增殖时间:从 P0 到 P1 的培养时间显著长于后续传代。放疗对增殖时间有强烈影响,化疗和 BMI 有时间依赖性影响。受照射的 hMb 和女性来源的 hMb 在 P0 到 P1 的传代时间明显更长。desmin 表达与增殖时间无直接相关性。
  3. ICC:肌球蛋白重链(MHC)和 α - 辅肌动蛋白(alpha-actinin)表达:性别对 alpha-actinin 表达无影响,但对 MHC 的成熟指数(MMI)有影响,男性在第 7 天和第 28 天的 MMI 显著高于女性。年龄和 BMI 对 alpha-actinin 或 MHC 表达无影响。RA 肌肉来源的 hMb 与胸大肌(PM)相比,在第 7 天 alpha-actinin 融合指数(AFI)更高,第 3 天和第 7 天 MHC 融合指数(MFI)更高。化疗对 alpha-actinin 或 MHC 表达无显著影响。
  4. 细胞活力:性别、年龄、BMI、肌肉类型和化疗等因素对细胞活力均无显著影响。
  5. 肌酸激酶活性:性别对 CK 活性有时间依赖性影响,其他因素无影响。不同亚组之间 CK 活性无差异。
  6. 基因表达:性别和化疗对成肌基因表达有影响,年龄和 BMI 无总体影响,但≥50 岁和 < 50 岁之间存在时间相关的显著差异。

研究结论和讨论部分指出,该研究揭示了影响 hMb 增殖和分化能力的多种因素。在选择 hMb 用于研究或治疗时,必须综合考虑增殖和分化相关因素。建立的 MLR 模型可预测 desmin 表达,有助于筛选合适的 hMb。先前的放疗或化疗会对 hMb 产生负面影响,应避免使用相关样本。RA 肌肉来源的 hMb 分化结果更优,年轻男性、BMI 较低且未接受过放疗或化疗的患者来源的 hMb 更有利于体外增殖。此外,研究也存在局限性,如仅使用 desmin 作为增殖标记物,样本量较小等。但总体而言,该研究为骨骼肌组织工程和再生医学中 hMb 的应用提供了重要参考,为后续研究指明了方向,有助于推动相关领域的发展。
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