Сильное изменение курса для исследования мышц

Сильное изменение курса для исследования мышц
                Популяция мышечных клеток пациента демонстрирует очень сильную экспрессию поверхностного белка CLEC14A (зеленый). Кредит: Spuler lab, MDC

Любой, кто поднимется на 285 ступенек к смотровой площадке берлинской Siegessäule или Колонны Победы, вероятно, на следующий день испытывает немало болей в мышцах. Необычные занятия, такие как восхождение на множество шагов или даже нормальные упражнения, могут значительно напрячь мышцы. Такие действия вызывают крошечные разрывы мышечных волокон, которые затем организм самостоятельно восстанавливает.
                                                                                       

Даже в случае травм мышцы активируют эндогенную программу регенерации: резервный запас мышечных стволовых клеток, известных как сателлитные клетки, располагается вокруг мышечных волокон и необходим для восстановления поврежденных мышечных клеток. Эти сателлитные клетки производят новые мышечные волокна в процессе, который приводит к регенерации мышц. Люди поддерживают эту способность в пожилом возрасте. Исследователи особенно заинтересованы в этих клетках, так как они могут стать мишенью для новых терапевтических подходов для людей с заболеваниями мышц.

Переоцененный белок

Исследователи ранее предполагали, что определенный белок — фактор транскрипции PAX7 — играет ключевую роль в регенерации мышц. «Клетки, из которых возникают новые мышцы, обладают огромным потенциалом для разработки генной терапии для лечения мышечной атрофии. А PAX7 фактически считается характерным свойством сателлитных клеток для наращивания мышечной массы», — говорит профессор Симона Спулер.

Ученый и врач является руководителем исследовательской группы в Центре экспериментальных и клинических исследований (ECRC), объединенном учреждении Центра молекулярной медицины им. Макса Дельбрюка при Ассоциации Гельмгольца (MDC) и Charité — Universitätsmedizin Berlin, и возглавляет Миологическая группа в MDC. Ее команда теперь сообщила в журнале Nature Communications, что мышцы могут расти и регенерировать без PAX7. В исследовании был охарактеризован ранее неизвестный подтип сателлитных клеток, которые могли бы сыграть важную роль в будущем развитии генной терапии из мышечных стволовых клеток.

«Эти результаты, безусловно, удивят многих исследователей в этой области», — говорит доктор Андреас Марг, старший научный сотрудник лаборатории Спулера и ведущий автор исследования. Сам он изначально руководствовался предположением, что фактор транскрипции имеет решающее значение для роста мышц. «Ранее я сосредоточил свои исследования на PAX7-позитивных клетках. Наши результаты ведут нас по новому пути».

Новые мышцы, несмотря на мутацию

Сильное изменение курса для исследования мышц
                Лавин нарисовала селфи себя. Кредит: Spuler lab, MDC (частный)

Исследовательская группа обязана открытию молодой девушке: Лавин страдает генетической формой мышечной дистрофии с рождения и является главным героем в исследовании. У Лавина есть все мышцы здорового человека, но каждая из ее мышц очень мала. Мускулатура вдоль позвоночника особенно подвержена этому заболеванию. Руки и ноги Лавин сильные, но у нее проблемы с дыханием, ей трудно наклоняться вперед и держать голову вверх.

Анализ генов показывает, что ген для PAX7 поврежден в Lavin; ее клетки не могут производить этот белок. Университетская клиника Мюнхена обнаружила это в 2017 году. Вскоре после этого Спулер и Марг узнали об этой крайне редкой мутации — той, которая ранее не описывалась. Лавин поехала с родителями в кампус Берлин-Бух, где ученые взяли образец ее мышечной ткани. Марг использовал новую процедуру для фильтрации спутниковых клеток Лавина, а затем имплантировал их мышам. Он заметил, что новые мышечные волокна выросли у мышей из клеток Лавина, несмотря на отсутствие PAX7.

Спулер предполагает, что PAX7 не одинаково важен для каждой ячейки. Это объясняет, почему Лавин может ходить и лазать относительно хорошо, но в ее диафрагме почти нет сил, что вызывает проблемы с дыханием. «Возможно, мы могли бы разработать генную терапию для Лавина, используя инструмент редактирования генов CRISPR-Cas9», — говорит Спулер. «Однако, чтобы восстановить дефектный ген, CRISPR-Cas9 должен был бы специфически нацеливаться на клетки осевой мускулатуры, а это пока невозможно». Но лаборатория Спулера интенсивно работает, чтобы выяснить, как восстановить дефектные гены в мышечных клетках. Для Лавина и ее семьи это исследование дает небольшой проблеск надежды на то, что будет найдена подходящая терапия.

Новый подтип мышечных стволовых клеток

Марг и Спулер сотрудничали в исследовании со многими коллегами в MDC и с учеными из зарубежных учреждений. Исследовательская группа профессора Николая Раевского в Берлинском институте биологии медицинских систем (BIMSB) сравнила клетки Лавина с клетками, пожертвованными здоровыми людьми. Анализ отдельных клеток, который рассматривает активность каждой клетки в отдельности, выявил ранее неизвестную популяцию клеток. Примерно у 20 процентов доноров большинство активированных сателлитных клеток также не продуцируют PAX7, даже если в клетках присутствует генетическая информация. Вместо этого команда обнаружила что-то еще в тех клетках, в которых отсутствовал фактор транскрипции: CLEC14A, белок, который содержится во многих клетках кровеносных сосудов. Этот белок был высоко экспрессирован в мышечных стволовых клетках Лавина.

Новое исследование описывает ранее неизвестный подтип спутниковых ячеек. Во-первых, исследователи определили эти клетки в нише стволовых клеток, где находятся сателлитные клетки. Во-вторых, PAX7 не присутствует в этих клетках. В-третьих, вместо него присутствуют другие характерные белки, такие как CLEC14A. И в-четвертых, из этой клеточной популяции могут быть получены новые мышечные волокна.

До настоящего времени только клетки с PAX7 рассматривались в качестве мишеней для исследований генной терапии с участием сателлитных клеток. Новое исследование показывает, что обнаруженный подтип также должен играть роль в терапевтическом развитии.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *