Исследование было опубликовано в журнале Nature Cell Biology к апрелю ведущего автора Pyle, адъюнкт-профессор микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики и члена Центра Илы и Эдит Броуд Регенеративной Медицины и Исследования стволовых клеток в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Используя естественный процесс развития человека как руководство, исследователи развивали способы назреть мышечные клетки в лаборатории, чтобы создать мышечные волокна, которые восстанавливают dystrophin, белок, который отсутствует в мышцах мальчиков с Duchenne.Без dystrophin мышцы ухудшаются и прогрессивно становятся более слабыми.
Признаки Duchenne обычно начинаются в раннем детстве; пациенты постепенно теряют подвижность и как правило умирают от сердечной недостаточности или нарушения дыхания вокруг возраста 20. В настоящее время нет никакого способа полностью изменить или вылечить болезнь.
В течение многих лет ученые пробовали различные методы, что прямые человеческие плюрипотентные стволовые клетки, чтобы произвести стволовые клетки скелетной мышцы, которые могут функционировать соответственно в живущей мышце и восстановить мышечные волокна dystrophin-производства. Однако исследование во главе с Pyle нашло, что текущие методы неэффективны; они производят незрелые клетки, которые не подходят для моделирования Duchenne в лаборатории или создании заместительной терапии клетки для болезни.
«Мы нашли, что просто, потому что клетка скелетной мышцы, произведенная в лаборатории, выражает маркеры мышц, не означает, что это полностью функционально», сказал Пайл. «Для терапии стволовой клетки для Duchenne, чтобы продвинуться, у нас должно быть лучшее понимание клеток, которые мы производим от человеческих плюрипотентных стволовых клеток по сравнению со стволовыми клетками мышц, найденными естественно в человеческом теле и во время процесса развития».Анализируя развитие человека, исследователи нашли эмбриональную клетку скелетной мышцы, которая является чрезвычайно регенеративной.
После дальнейшего анализа этих эмбриональных мышечных клеток были обнаружены два новых маркера поверхности клеток под названием ERBB3 и NGFR; это позволило исследователям точно изолировать мышечные клетки от человеческой ткани и отделить их от различных типов клетки, созданных, используя человеческие плюрипотентные стволовые клетки.Как только они смогли изолировать клетки скелетной мышцы, используя недавно определенные поверхностные маркеры, исследовательская группа назрела те клетки в лаборатории, чтобы создать мышечные волокна dystrophin-производства.
Мышечные волокна, которые они создали, были uniformily мышечными клетками, но волокна были еще меньшими, чем найденные в реальной человеческой мышце.«Мы пропускали другой ключевой компонент», сказал Майкл Хикс, ведущий автор исследования.
Клетки скелетной мышцы не назревали правильно, объяснил он. «Нам была нужна большая, более сильная мышца, у которой также была способность сократиться».Еще раз команда обратилась к естественным стадиям развития человека для ответов.
Хикс обнаружил, что определенная клетка, которую сигнальный путь под названием Бета TGF должен быть выключен, чтобы позволить производству волокон скелетной мышцы, которые содержат белки тот контракт помощи мышц. Наконец, команда проверила их новый метод в модели мыши Duchenne.
«Наша долгосрочная цель состоит в том, чтобы развивать персонализированную заместительную терапию клетки, используя собственные камеры пациента, чтобы рассматривать мальчиков с Duchenne», сказал Хикс. «Так, Для этого исследования мы выполнили те же самые шаги, от начала до конца, за которым мы будем следовать, создавая эти клетки для человеческого пациента».Во-первых, клетки пациента Duchenne были повторно запрограммированы, чтобы стать плюрипотентными стволовыми клетками. Исследователи тогда удалили генетическую мутацию, которая вызывает Duchenne, используя генную технологию редактирования CRISPR-Cas9.
Используя ERBB3 и маркеры поверхности NGFR, клетки скелетной мышцы были изолированы и затем введены в мышей в то же время, Бета ингибитором TGF управляли.«Результаты были точно, на что мы надеялись», сказал Пайл. «Это – первое исследование, которое продемонстрирует, что функциональные мышечные клетки могут быть созданы в лаборатории и восстановить dystrophin в моделях животных Duchenne, используя процесс развития человека в качестве руководства».Дальнейшее исследование сосредоточится на создании стволовых клеток скелетной мышцы, которые могут ответить на непрерывную травму и восстановить новую мышцу долгосрочное использование новой изоляции команды и стратегии созревания.
Недавно определенная стратегия произвести скелетную мышцу от человеческих плюрипотентных стволовых клеток охвачена заявкой на патент, поданной UCLA Technology Development Group от имени Регентов Калифорнийского университета с Майклом Хиксом и апрель Pyle как соавторы.Исследование было поддержано грантами от Национальных Институтов Здоровья (K01AR061415), Национальный институт артрита, скелетно-мышечных и кожных заболеваний (R01AR064327), Национальный Центр Продвижения Переводных Наук, Министерство обороны (W81XWH 13 1 0465), Калифорнийский Институт Регенеративной Медицины (RB5-07230, DISC1-08823, DISC2-08824), Центр Мышечной дистрофии Duchenne в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, Лечение Товарищество Duchenne, Национальные Институты Здоровья Товарищество Обучения Центра Пола Веллстоуна и Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, Широкий Центр Исследования стволовых клеток Поднялся Премия Исследования Фонда Холмов и Товарищество Шаффера.