加州大学洛杉矶分校的研究人员在利用肌肉干细胞再生小鼠受损肌肉方面取得了进展。加州大学洛杉矶分校Eli和EdytheBroad再生医学和干细胞研究中心的研究人员距离开发用于再生人类骨骼肌的干细胞疗法又近了一步。加州大学洛杉矶分校团队在小鼠身上进行了研究，发现了如何使实验室培养的肌肉干细胞持续存在于肌肉组织中并形成新的肌肉。

健康的成人肌肉组织具有强大的自我修复能力，这解释了为什么剧烈锻炼后的肌肉酸痛通常不会持续超过几天，以及为什么拉伤或拉伤的肌肉几乎不需要医疗干预即可治愈。

但研究人员长期以来一直在努力赋予实验室培养的干细胞同样的再生能力，以便为那些肌肉无法自行愈合的人开发治疗方法，例如杜氏肌营养不良症等疾病。严重的肌肉损伤和与年龄相关的肌肉损失。

多年来，研究人员一直试图引导人类多能干细胞(可以变成体内的任何细胞类型)生成骨骼肌干细胞，使其能够在活体肌肉中正常发挥作用并再生肌纤维。然而，大多数这些研究仅限于实验室培养皿。为了更好地了解这些细胞的功能和潜力，加州大学洛杉矶分校的研究人员将它们移植到小鼠的肌肉中。

“这是一项巨大的努力，涉及对长期以来在培养皿中研究的人类细胞进行功能测试，”加州大学洛杉矶分校微生物学、免疫学和分子遗传学教授、乔治和努哈德·阿尤布百年生命科学创新主席持有人阿普丽尔·派尔(AprilPyle)说。

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科学家发现，细胞的生存取决于来自周围环境的复杂分子信号——称为干细胞“生态位”。当研究人员为实验室培养的肌肉干细胞创造最佳生态位时，采取包括去除现有干细胞在内的措施，移植的细胞存活了四个多月，并且能够修复连续损伤的肌肉。

“我们现在对如何支持肌肉干细胞在其生态位中的了解更多，以便它们能够指导肌肉再生，”派尔说。

2017年，派尔的实验室演示了如何在培养皿中生成肌肉祖细胞(肌肉干细胞的前体)。最近，她和她的同事研究了在人类发育过程中不同形式的肌肉干细胞和肌肉祖细胞中哪些基因被激活，并将这些基因与培养皿中产生的细胞进行比较，揭示实验室培养的细胞可能有何不同。

在这项新研究中，加州大学洛杉矶分校的研究人员转向动物模型，比较不同的肌肉干细胞移植到活体小鼠的肌肉中时如何发挥作用。研究人员惊讶地发现实验室培养的干细胞与从健康成年人中分离的干细胞之间存在巨大差异。实验室开发的肌肉祖细胞形成的未成熟肌肉细胞无法有效整合，而成体肌肉干细胞能够更好地整合到小鼠骨骼肌生态位中。

派尔说：“这是真正严格测试活体动物干细胞功能的重要性的又一个例子。”

为了提高干细胞在成体肌肉组织中生存的能力，研究人员首先去除了小鼠现有的肌肉干细胞——模仿接受骨髓移植的患者如何首先根除自己的骨髓。

“干细胞界长期以来一直认为，当没有其他干细胞与之竞争时，新的干细胞会表现得更好，”派尔说。“我们想首次在肌肉系统中测试这一点。”

移植的肌肉祖细胞不仅存活时间更长，而且当小鼠接受新的干细胞后肌肉受伤时，它能够仅使用新的干细胞进行自我修复。

“我们从未在任何其他情况下的肌肉祖细胞中看到过这种情况，”派尔说。

当研究小组更仔细地观察干细胞如何在小鼠肌肉中扎根时，他们发现不断生长的肌纤维(最近再生的肌纤维)对于形成干细胞生存的最佳生态位至关重要。进一步的实验还揭示了哪些基因在干细胞中被激活时，对于干细胞在肌肉中的持久存在至关重要。

这些发表在《自然细胞生物学》上的研究结果表明，在最终的干细胞疗法中，研究人员需要优化肌肉生态位和肌肉祖细胞本身，以确保移植的干细胞存活。

派尔说：“了解如何支持肌肉组织内的新干细胞的所有这些进展对于开发这些细胞用于未来的人类治疗非常重要。”

该研究得到了肌肉营养不良协会、国家关节炎、肌肉骨骼和皮肤疾病研究所、国家转化科学促进中心、卡塔尔国家研究基金、加州再生医学研究所、布罗德干细胞中心研究/阿尔弗雷德的支持E.MannFamily基金会、Ayoub基金会、HHMIGilliam和JCCCBSCRCAblon学者计划。

加州大学欧文分校助理教授、加州大学洛杉矶分校派尔实验室的前博士后研究员和加州大学洛杉矶分校广泛干细胞研究中心实习生迈克尔·希克斯(MichaelHicks)是该研究的第一作者和共同通讯作者。

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