非人灵长类模型揭示静息态干细胞体内自我更新与扩增机制及其对人类肌肉疾病的启示

本研究通过单细胞RNA测序和荧光激活细胞分选技术，首次在灰鼠狐猴(Microcebus murinus)骨骼肌中鉴定并功能表征了两类静息态干细胞群：肌肉干细胞(MuSCs)和间充质干细胞(FAPs)。研究人员建立了跨物种分子图谱比较体系，发现灵长类MuSCs具有独特的休眠调控网络（如MyoD低表达和NOTCH信号增强），并揭示多胺代谢通路关键酶SAT1调控干细胞激活的新机制；同时证实灵长类FAPs通过补体因子D(CFD)介导的脂肪分化倾向与人类肌肉脂肪浸润病理高度相关。该研究为开发针对肌肉退行性疾病的干预策略提供了新靶点，论文发表于《Nature Communications》。

　　

在肌肉再生医学领域，小鼠模型长期主导着基础研究，但越来越多人意识到啮齿类动物与人类在干细胞行为上存在显著差异。这种"小鼠到人类"的转化鸿沟在临床前研究中尤为突出——例如人类肌肉干细胞(MuSCs)激活速度比小鼠慢3倍，而衰老人类肌肉中常见的脂肪浸润现象在小鼠模型中难以重现。这些差异使得许多在小鼠中有效的治疗方案在人体临床试验中折戟沉沙。更棘手的是，传统猕猴等大型灵长类模型因成本高昂、伦理限制难以普及，科学界亟需建立更贴近人类生理的小型灵长类研究体系。

斯坦福大学医学院联合丹麦奥胡斯大学的研究团队将目光投向体重不足90克的灰鼠狐猴(Microcebus murinus)。这种现存最小的灵长类动物具有与人类高度相似的生理特征，且寿命仅12年左右，是研究衰老相关肌肉病变的理想模型。研究人员通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)和荧光激活细胞分选(FACS)技术，首次系统鉴定了狐猴骨骼肌中的两类成体干细胞：位于肌纤维基底膜下的PAX7⁺肌肉干细胞(MuSCs)和间质分布的PDGFRα⁺纤维-脂肪祖细胞(FAPs)。

关键技术包括：1）对5只老年狐猴肢肌组织进行10X Genomics单细胞转录组测序；2）基于跨物种保守表面标记NCAM1(CD56)和THY1(CD90)分选干细胞；3）建立免疫缺陷小鼠移植模型评估干细胞自我更新能力；4）采用微流控数字PCR和单细胞Western验证关键靶点；5）整合人类、猕猴和小鼠单细胞图谱进行系统比较。

研究结果部分：

Myogenic cells in dissociated mouse lemur muscle tissue

通过体外分化实验证实狐猴肌源性细胞可形成收缩性肌管，首次证明该物种骨骼肌中存在功能性肌前体细胞。

Single-cell RNA sequencing profiles uncover putative stem cell populations

单细胞转录组分析12,531个细胞，发现22个亚群。其中MYF5⁺细胞簇表达人源MuSCs标志物NCAM1而非小鼠特征标记ITGA7，PDGFRA⁺间充质簇高表达THY1但缺乏小鼠FAPs标志物SCA1，提示灵长类干细胞表面标记的独特性。

Immunophenotyping of mouse lemur muscle mononuclear cell suspensions

流式分析显示NCAM1⁺THY1^-细胞中85%表达PAX7蛋白，单细胞培养可形成肌管；THY1⁺NCAM1^-细胞80%表达PDGFRα，具有成脂/成骨/成纤维三系分化潜能，证实其为功能性FAPs。

Mouse lemur MuSCs engraft and self-renew in transplantation assays

移植实验显示狐猴MuSCs能在受体肌肉中定植并完成次级移植，体内动态监测发现其增殖曲线斜率显著缓于小鼠MuSCs，与人类干细胞行为更为相似。

Primate MuSCs take longer to break quiescence

EdU掺入实验揭示灵长类MuSCs退出静息态需36小时，比小鼠延迟12小时。单细胞Western证实仅5%新鲜分离的小鼠MuSCs表达MyoD蛋白，而狐猴和人类MuSCs几乎不表达，这种MyoD低表达状态通过过载实验证实会延缓激活进程。

Reduced spermidine levels contribute to the diminished MuSC expansion in vivo

跨物种分析发现灵长类MuSCs中多胺合成限速酶SRM表达降低，而分解酶SAT1/OAZ1升高，导致亚精胺水平下降。SAT1激活剂DENSPM处理显著抑制干细胞增殖，补充亚精胺则逆转该效应，揭示代谢重编程调控干细胞活化的新机制。

A cell-intrinsic bias towards adipogenesis in primate FAPs

移植模型显示狐猴FAPs产生脂肪浸润的效率比小鼠高3倍，与人类病理特征一致。转录组分析发现其高表达脂肪因子CFD，抑制剂Danicopan可阻断60%的脂肪形成，提示CFD是调控灵长类FAPs成脂倾向的关键开关。

Divergence among primate stem cells

整合猕猴单细胞数据发现，狐猴肌肉细胞组成更接近人类。特别值得注意的是猕猴特有的CD44⁺THY1⁺血管周祖细胞和RAMP3⁺内皮亚群在狐猴和人类中均不存在，暗示血管生成机制的物种分化。

Muscle disease genes in primate stem cells

疾病基因定位显示肌营养不良相关蛋白SGCA在灵长类MuSCs中高表达，而剪接因子HNRNPA1（包涵体肌病相关）为灵长类特异性表达，这些发现为解释物种间病理差异提供了分子基础。

这项研究建立了首个小型灵长类肌肉干细胞研究范式，其核心价值在于：1）阐明MyoD-SAT1轴调控灵长类干细胞静息态的分子机制，为延缓肌肉衰老提供新靶点；2）发现CFD介导的脂肪化倾向是灵长类FAPs的固有特征，破解了临床肌肉脂肪浸润研究的模型困境；3）证实狐猴在模拟人类肌肉疾病方面优于传统猕猴模型。这些发现不仅为肌肉再生研究提供了更精准的动物模型，更重要的是揭示了"小鼠到人类"转化失败的关键节点，为开发针对灵长类特异通路的干预策略铺平了道路。