Исследование стволовых клеток открывает путь к регенерации скелетных мышц

Исследователи из Центра регенеративной медицины и исследования стволовых клеток Эли и Эдит Брод при UCLA приблизились к разработке терапии стволовыми клетками для регенерации скелетных мышц у людей. Работая с мышами, команда UCLA обнаружила, как заставить выращенные в лаборатории мышечные стволовые клетки сохраняться в мышечной ткани и формировать новую мышцу.

Их исследование опубликовано в журнале Nature Cell Biology.

Здоровая мышечная ткань взрослого организма обладает мощной способностью к самовосстановлению. Однако исследователи долгое время не могли наделить этой регенеративной способностью выращенные в лаборатории стволовые клетки для лечения пациентов, чьи мышцы не могут заживать самостоятельно (например, при болезни Дюшенна, тяжелых травмах мышц и возрастной потере мышечной массы).

Ученые пытались направить человеческие плюрипотентные стволовые клетки на генерацию скелетных мышечных стволовых клеток, которые могли бы функционировать в живой мышце. Чтобы лучше понять их потенциал, исследователи UCLA пересадили их в мышцы мышей.

Выживание клеток, как выяснили ученые, зависит от сложных молекулярных сигналов из окружающей их среды — так называемой «ниши» стволовой клетки. Когда исследователи создали оптимальную нишу для выращенных в лаборатории мышечных стволовых клеток (включая удаление существующих стволовых клеток), трансплантированные клетки выживали более четырех месяцев и могли восстанавливать мышцу при последовательных повреждениях.

В 2017 году лаборатория Эйприл Пайл продемонстрировала, как генерировать клетки-предшественники мышц в чашке Петри. В новой работе исследователи перешли к моделям на животных, сравнивая, как разные мышечные стволовые клетки работают при пересадке в мышцы живых мышей.

Ученые с удивлением обнаружили большие различия между клетками, выращенными в лаборатории, и клетками, выделенными из здоровых мышц взрослого человека. Клетки-предшественники, выращенные в лаборатории, формировали незрелые мышечные клетки, которые плохо интегрировались, в то время как взрослые мышечные стволовые клетки лучше интегрировались в нишу скелетных мышц мыши.

Чтобы улучшить способность стволовых клеток выживать в ткани взрослой мышцы, исследователи сначала удалили существующие мышечные стволовые клетки мышей. Трансплантированные клетки-предшественники не только выживали дольше, но и когда мышца получала повреждение после пересадки новых стволовых клеток, она могла восстанавливаться, используя только эти новые клетки.

Более детальное изучение показало, что растущие мышечные волокна (те, что недавно регенерировали) были критически важны для формирования оптимальной ниши для выживания стволовых клеток. Дальнейшие эксперименты также выявили, какие гены, активируясь в стволовых клетках, были критичны для их сохранения в мышце.

Эти результаты показывают, что для будущей терапии стволовыми клетками необходимо оптимизировать как мышечную нишу, так и сами клетки-предшественники, чтобы обеспечить выживание трансплантированных клеток.