Nature子刊：揭示一种化学物混合物可产生大量的肌肉干细胞

2021年3月23日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国加州大学洛杉矶分校的研究人员鉴定出一种化学物混合物，它能够大量地产生可以自我更新并可产生所有类型骨骼肌细胞的肌肉干细胞。这一进展可能导致开发基于干细胞的疗法，以治疗因受伤、年龄或疾病而导致的肌肉损失或损伤。相关研究结果近期发表在Nature Biomedical Engineering期刊上，论文标题为“Skeletal muscle regeneration via the chemical induction and expansion of myogenic stem cells in situ or in vitro”。

图片来自Nature Biomedical Engineering, 2021, doi:10.1038/s41551-021-00696-y。

肌肉干细胞在人的一生中负责肌肉生长、修复和受伤后的再生。在完全成长的成年人中，肌肉干细胞是静止的---它们一直处于非活动状态，直到它们被要求通过自我复制和产生修复受损组织所需的所有细胞类型，对损伤作出反应。但是，随着人们年龄的增长，这种再生能力会下降；它也会因外伤和杜兴氏肌肉营养不良等遗传性疾病而受到损害。

论文通讯作者、加州大学洛杉矶分校的Song Li博士说，“基于肌肉干细胞的疗法在改善肌肉再生方面有很大的前景，但是目前产生患者特异性肌肉干细胞的方法可能需要几个月的时间。”

Li和他的同事们发现了这种化学物混合物---根茎提取物forskolin和小分子RepSox的组合---可以在10天内有效地产生大量的肌肉干细胞。在小鼠研究中，这些研究人员展示了这种化学物混合物可能用作疗法的两种潜在的途径。

第一种方法使用在皮肤中发现的称为真皮肌原细胞（dermal myogenic cell）的细胞，它们有能力成为肌肉细胞。Li及其团队发现，用这种化学物混合物处理真皮肌原细胞，可促使它们产生大量的肌肉干细胞，然后所产生的肌肉干细胞可被移植到受伤组织中。

Li团队在三组肌肉受伤的小鼠中测试了这一方法：成年（8周大）小鼠、老年（18个月大）小鼠和具有类似于导致人类杜兴氏肌肉营养不良的基因突变的成年小鼠。在细胞移植4周后，这些肌肉干细胞已被整合到受损肌肉中，并显著改善了所有三组小鼠的肌肉功能。

对于第二种方法，Li团队使用纳米颗粒将这种这种化学物混合物递送到受损的肌肉组织中。这种纳米颗粒的大小约为一粒沙子的百分之一，其材质与可溶解的外科缝合线相同，它们被设计成在分解时缓慢释放这种化学物混合物。

第二种方法在这三种类型的小鼠身上也都产生了强大的修复反应。当注射到受伤的肌肉中时，这种纳米颗粒会迁移到整个受伤区域，并释放出这种化学物混合物，从而激活静止的肌肉干细胞开始分裂。

虽然这两种技术都很成功，但第二种技术的关键好处是它消除了在实验室培养细胞的需要---所有的肌肉干细胞活化和再生都发生在体内。

Li团队特别惊讶地发现，第二种方法即使在老年小鼠身上也是有效的，尽管随着动物年龄的增长，包围和支持肌肉干细胞的环境变得不那么有效。

Li说，“我们的化学物混合物使老年小鼠的肌肉干细胞能够克服不利的环境，并发起强大的修复反应。”

在未来的研究中，Li团队将尝试在人类细胞中复制这些结果，并在动物身上更长时间地监测这种疗法的效果。这些实验应该有助于确定这两种方法是否可以作为严重受伤患者的一次性治疗。

Li指出，这两种方法都无法修复导致杜兴氏肌肉营养不良或其他遗传性肌肉营养不良的基因缺陷。然而，该团队设想由健康捐赠者的皮肤细胞产生的肌肉干细胞可以移植到肌肉萎缩症患者的肌肉中，这可以延长他们的寿命，提高他们的生活质量。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Jun Fang et al. Skeletal muscle regeneration via the chemical induction and expansion of myogenic stem cells in situ or in vitro. Nature Biomedical Engineering, 2021, doi:10.1038/s41551-021-00696-y.

Chemical cocktail creates new avenues for generating muscle stem cells
https://medicalxpress.com/news/2021-03-chemical-cocktail-avenues-muscle-stem.html