Nat Commun：利用一组蛋白激活成肌祖细胞可促进肌肉再生

2021年5月27日讯/生物谷BIOON/---衰老的许多影响之一是肌肉质量的损失，这可导致老年人残疾。为了应对这种损失，科学家们正在研究加快肌肉组织再生的方法。

在一项新的研究中，来自美国沙克生物研究所的研究人员发现一组分子化合物通过激活肌肉细胞的前体细胞---成肌祖细胞（myogenic progenitors），增加了小鼠肌肉细胞的再生。尽管在这种方法能够应用于人类之前还需要开展更多的研究工作，但这项研究提供了与肌肉再生和生长有关的潜在机制的新见解，并且有一天可能帮助运动员以及老龄化的成年人更有效地再生肌肉组织。相关研究结果于2021年5月25日发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“In vivo partial reprogramming of myofibers promotes muscle regeneration by remodeling the stem cell niche”。

成肌祖细胞的丧失与年龄相关性肌肉退化有关。这项研究发现了一组能够加速肌肉再生的特定因子，并揭示了这种情况发生的机制。

这项研究中使用的一组化合物通常被称为山中因子（Yamanaka factor，即OSKM）。山中因子是一种蛋白质（称为转录因子）的组合。在实验室研究中，它们被用来将诸如皮肤细胞之类的特化细胞转换为诱导性多能干细胞（iPS）。ips细胞是多能性的，这意味着它们有能力分化为许多不同类型的细胞。

这些作者之前已发现，山中因子可以使细胞返老还童，并促进活体动物的肌肉组织再生。但这是如何发生的，以前并不清楚。

肌肉再生是由称为卫星细胞的肌肉干细胞介导的。卫星细胞位于一层结缔组织（基底层）和肌纤维之间的壁龛（niche）中。在这项研究中，这些作者使用了两种不同的小鼠模型，以确定添加山中因子后肌肉干细胞特异性或壁龛特异性的变化。他们专注于年轻的小鼠，以研究山中因子的与年龄无关的影响。

肌纤维特异性OSKM诱导后，对慢肌和快肌进行RNA-seq分析，图片来自Nature Communications, 2021, doi:10.1038/s41467-021-23353-z。

在肌纤维特异性模型中，他们发现添加山中因子后，通过降低壁龛中一种名为Wnt4的蛋白质的水平，加块了小鼠的肌肉再生，这反过来又激活了卫星细胞。相比之下，在卫星细胞特异性模型中，山中因子没有激活卫星细胞，也没有改善肌肉再生，这表明Wnt4在肌肉再生中起着重要作用。这一观察结果最终可能导致靶向Wnt4的新疗法。

这些作者指出，他们近期开发出的新的基因编辑技术，可能用于加快受伤后的肌肉恢复并改善肌肉功能。他们有可能利用这种技术直接降低骨骼肌中的Wnt4水平，或者阻断Wnt4和肌肉干细胞之间的沟通。

这些作者还在研究其他使细胞返老还童的方法，包括使用mRNA和基因工程。这些技术最终可能导致促进组织和器官再生的新方法。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Chao Wang et al. In vivo partial reprogramming of myofibers promotes muscle regeneration by remodeling the stem cell niche. Nature Communications, 2021, doi:10.1038/s41467-021-23353-z.