加州大学洛杉矶分校开发“干细胞生肌术”战胜Duchenne

　　研究团队以天然人类发育进程作指导，研制了一套可在实验室诱导成熟肌肉细胞的方法，这些恢复抗肌萎缩蛋白生产能力的肌细胞能修复杜氏肌营养不良患儿的肌肉健康。

　　

左边：传统干细胞法移植生成的骨骼肌（绿色代表dystrophin）；右边：使用ERBB3和NGFR标志物筛选细胞生成的骨骼肌

生物通：加州大学洛杉矶分校（UCLA）的科学家开发了一种有效分离、成熟和移植人类多能干细胞生成骨骼肌细胞的新策略。这项研究为杜氏肌营养不良（Duchenne Muscular Dystrophy）等肌肉疾病的干细胞替代疗法提供了重要依据。

杜氏肌营养不良是最常见的致死性儿童遗传病，由于缺乏抗肌萎缩蛋白（dystrophin），肌肉不断退化脱力，患儿早年发病后逐渐失去运动能力，通常将在20岁左右死于心脏或呼吸衰竭。目前还没有办法逆转或治愈这种疾病。

近年来，科学家们不断尝试使用各种方法引导人类多能性干细胞生产骨骼肌干细胞，并在活肌肉中正常发挥作用，再生肌纤维。然而，现有方法一直无法产生成熟细胞，导致干细胞替代疗法治疗杜氏策略收效甚微。

在这篇最新发表的《Nature Cell Biology》文中，UCLA微生物学、免疫学和分子遗传学副教授April PyleBroad和他在Broad再生医学干细胞研究中心的研究团队以天然人类发育进程作指导，研制了一套可在实验室诱导成熟肌肉细胞的方法，这些恢复抗肌萎缩蛋白生产能力的肌细胞能修复杜氏肌营养不良患儿的肌肉健康。

“我们发现，许多实验室所生产的骨骼肌细胞虽然能表达肌肉标志物，但并不意味具有完整的功能性，”Pyle说。“为了治疗杜氏，我们必须创建可媲美天然人类肌肉干细胞的人类多能干细胞（hPSCs）。”

通过分析人类发育，研究人员发现，一种胎儿骨骼肌细胞具有非比寻常的再生能力。进一步探索发现，这种胎儿肌细胞携带两种新细胞表面标记，分别是ERBB3和NGFR。利用标志物，研究人员能精确地将它们从人体组织和hPSCs诱导细胞中分离出来。

分离出来的这些细胞，随后被诱导成熟直至产生抗肌萎缩蛋白生产的肌纤维（dystrophin-producing muscle fibers）。尽管，这些肌纤维的一致性良好，但它们依然比正常肌纤维纤细很多。“我们需要的是那些具有收缩能力的、更大更强劲的肌肉，”文章一作Michael Hicks说。“我们一定还漏掉了其他关键组分。”

科学家们又一次踏上了“大海捞针”之路。他们依然把目光投向天然人类发育阶段以寻求答案。幸运的是，Hicks看到了一条名为TGF-β的细胞信号转导通路。在帮助骨骼肌纤维收缩的蛋白质生产时，细胞需要关闭TGF-β通路。于是，研究小组在杜氏疾病小鼠模型中测试了他们的想法。

遵从天然细胞发育路径，研究人员先将杜氏患者细胞重编程为多能干细胞，然后利用CRISPR-Cas9基因编辑技术移除导致疾病的基因突变，再用ERBB3和NGFR表面标志物筛选骨骼肌细胞，并将其注入患病小鼠体内，同时用TGF-β抑制剂处理小鼠。

“我们终于看到了期盼已久的结果，”Pyle说。“首次，我们证明实验室创建的肌肉细胞能在动物体内逆转杜氏肌营养不良病情，而且我们用的还是人类细胞发育规律作为指导。”

继今年《Nature》报道全球首例“干细胞技术与基因治疗相结合疗法”治疗大疱性表皮松解症患儿取得成功以后，这项研究的成功预示着，杜氏肌营养不良患儿或将成为这种组合疗法的下一例受益者。

原文检索：ERBB3 and NGFR mark a distinct skeletal muscle progenitor cell in human development and hPSCs

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（生物通：伍松）