Ученые создают первую дорожную карту развития скелетных мышц человека

Ученые из UCLA создают первую дорожную карту развития скелетных мышц человека
                Эти микроскопические изображения показывают экспрессию генов в мышечных стволовых клетках и клетках-предшественниках по мере их созревания с раннего развития до зрелого возраста (слева направо). В рамках этого процесса клетки переключаются с активной экспрессии одного ключевого гена (зеленый) на другой (фиолетовый); это сопровождается ростом мышечных волокон (красный). Предоставлено: Исследовательский центр Broad Stem Cell.

Междисциплинарная группа исследователей в Центре регенеративной медицины и исследований стволовых клеток им. Эли и Эдита в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе разработала первый в своем роде план развития скелетных мышц человека, включая формирование мышечных стволовых клеток.
                                                                                       

Исследование, опубликованное в рецензируемом журнале Cell Stem Cell, идентифицировало различные типы клеток, присутствующих в тканях скелетных мышц, от раннего эмбрионального развития до зрелого возраста. Сосредоточив внимание на мышечных клетках-предшественниках, которые способствуют образованию мышц до рождения, и мышечных стволовых клетках, которые способствуют образованию мышц после рождения и регенерации от травм на протяжении всей жизни, группа определила, как генные сети клеток — какие гены активны и неактивен — изменяется по мере созревания клеток.

Дорожная карта имеет решающее значение для исследователей, которые стремятся разработать мышечные стволовые клетки в лаборатории, которые можно использовать в регенеративной клеточной терапии для разрушительных заболеваний мышц, включая мышечные дистрофии и саркопению, возрастную потерю мышечной массы и силы.

«Мышечная потеря из-за старения или болезни часто является результатом дисфункциональных мышечных стволовых клеток», — сказала Эйприл Пайл, старший автор статьи и член Центра изучения широких стволовых клеток. «Эта карта идентифицирует точные генные сети, присутствующие в мышечных предшественниках и стволовых клетках в процессе развития, что важно для разработки методов для генерации этих клеток в чашке для лечения мышечных расстройств».

Исследователи из лаборатории Пайла и других специалистов по всему миру уже способны генерировать клетки скелетных мышц из плюрипотентных стволовых клеток человека — клеток, которые способны самообновляться и развиваться в клетки любого типа в организме. Однако до сих пор у них не было возможности определить, где эти клетки падают на континуум человеческого развития.

«Мы знали, что мышечные клетки, которые мы делали в лаборатории, были не такими функциональными, как полностью зрелые мышечные стволовые клетки, обнаруженные у людей», — сказал Хайбин Си, первый автор новой статьи и ассистент-исследователь проекта в лаборатории Пайла. , «Поэтому мы решили создать эту карту в качестве эталона, которую наша лаборатория и другие могут использовать для сравнения генетических сигнатур клеток, которые мы создаем, с сигнатурами реальной человеческой скелетной мышечной ткани».

Чтобы создать этот ресурс, группа собрала весьма специфические данные о двух различных группах клеток скелетных мышц: от человеческого тела, начиная с пятой недели эмбрионального развития до среднего возраста, и от человеческих плюрипотентных стволовых клеток. исследователи, созданные в лаборатории. Затем они сравнили генетические признаки клеток из обоих источников.

Группа получила 21 образец ткани скелетных мышц человека от своих сотрудников UCLA и от коллег из Университета Южной Калифорнии и Университета Тюбингена в Германии. Для плюрипотентных мышечных клеток, полученных из стволовых клеток, группа оценивала клетки, созданные с использованием их собственного уникального метода и методов нескольких других групп.

Лаборатория Pyle сотрудничала с лабораторией Kathrin Plath, профессора биологической химии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и сотрудника Центра исследований стволовых клеток, для проведения высокопроизводительного секвенирования РНК на основе отдельных клеток на основе капель для всех образцов. Эта технология позволяет исследователям идентифицировать генные сети, присутствующие в одной клетке, и может обрабатывать тысячи клеток одновременно. Используя силу этой технологии и опыт биоинформатики лаборатории Плат, группа определила генетические признаки различных типов клеток из тканей человека и плюрипотентных стволовых клеток.

Затем они разработали вычислительные методы, чтобы сосредоточиться на мышечных предшественниках и стволовых клетках, и наметили свои генные сети, связанные с каждой стадией развития. Это позволило группе сопоставить генетические признаки, обнаруженные в мышечных клетках, полученных из плюрипотентных стволовых клеток, с их соответствующими местоположениями на карте мышечного развития человека.

Группа обнаружила, что полученные из плюрипотентных стволовых клеток мышечные клетки, полученные всеми методами, которые они пробовали, напоминали мышечные клетки-предшественники в раннем состоянии развития и не выравнивались со взрослыми мышечными стволовыми клетками.

В дополнение к определению истинной зрелости клеток, полученных в лаборатории, этот анализ также предоставил подробную информацию о других типах клеток, присутствующих в тканях скелетных мышц в процессе развития и в популяциях, полученных из плюрипотентных стволовых клеток человека. Эти клетки могут играть существенную роль в созревании мышечных клеток и могут иметь решающее значение для улучшения методов генерирования и поддержки мышечных стволовых клеток в чашке.

«Мы обнаружили, что некоторые методы генерирования мышечных клеток в чашке также дают уникальные типы клеток, которые, вероятно, поддерживают мышечные клетки», — сказал Пайл, который также является членом Универсального онкологического центра UCLA Jonsson. «Итак, теперь наши вопросы таковы: что делают эти клетки? Могут ли они быть ключом к производству и поддержке зрелых и функциональных мышечных стволовых клеток в чашке?»

Похожие новости

Добавить комментарий

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