UCLA ученые разработали новую стратегию, чтобы эффективно изолировать, вызревать и пересаживать клетки скелетных мышц, полученные из человеческих плюрипотентных стволовых клеток, которые могут произвести все типы клеток тела. Это шаг к развитию заместительной терапии стволовыми клетками для мышечных патологий включая мышечную дистрофию Дюшена, которая поражает приблизительно каждого 5000-го мальчика в США и является наиболее распространенным смертельным генетическим заболеванием у детей.

Исследователи из UCLA разработали способы созревания мышечных клеток в лаб. условиях , чтобы создавать мышечные волокна, которые восстанавливают дистрофин, белок. отсутствующий в мышцах при болезни Дюшена у мальчиков.

Без дистрофина мышцы дегенерируют и постепенно слабнут. Симптомы DMD обычно появляются в раннем детстве, пациенты постепенно теряют подвижность и обычно погибают из-за сердечной или дыхательной недостаточности к 20 годам.

В течении многих лет ученые пробуют разные методы, чтобы управлять плюрипотентными стволовыми клетками человека, чтобы генерировать из них скелетные мышцы, которые могут соотв. образом функционировать в живых мышцах и регенерировать дистрофин=продуцирующие мышечные волокна. Однако, исследование, проведенное Pyle показало, что современные методы неэффективны; они продуцируют незрелые клетки, которые не пригодны для моделирования DMD в лаб. или для обеспечения заместительной клеточной терапии болезни.

"Мы установили, что пока скелетно-мышечные клетки, продуцируемые в лаб., экспрессируют мышечные маркеры, гл не являются полностью функциональными," говорит Pyle. "Для терапии стволовыми клетками DMD необходимо лучше понять клетки, которые мы генерируем из плюрипотентных стволовых клеток в сравнении с мышечными клетками, возникающими естественным образом в теле человека и во время процесса развития." При анализе развития человека исследователи установили. что клетки скелетных мышц плода обладают очень высокой регенерирующей способностью. При дальнейшем анализе эти плодных мышечных клеток выявлены два новых маркера клеточной поверхности, наз. ERBB3 и NGFR; это позволит исследователям с точностью изолировать мышечные клетки из ткани человека и отделить их от др. типов клеток, создаваемых при использовании плюрипотентных стволовых клеток человека.

Как только станет возможным выделять скелетные мышечные клетки, используя вновь идентифицированные поверхностные маркеры, то исследователи смогут обеспечить их созревание в лаб., чтобы создавать мышечные волокна, продуцирующие дистрофин. Мышечные волокна, которые они получали были только мышечными клетками, но волокна были маленькие по сравнению с реальными мышцами человека.

"Мы не имеем др. ключевого компонента," говорит Michael Hicks. Скелетные мышечные клетки не созревали соответствующим образом, объясняет он. "Мы нуждаемся в более крупных, более сильных мышцах, обладающие способностью к сокращениям."

И снова коллектив обратился к природной стратегии развития человека для получения ответов. Hicks установил, что специфический путь передачи клеточных сигналов, наз. TGF Beta , необходимо выключить, чтобы сделать возможной генерацию волокон скелетных мышц, содержащих белки, помогающие мышцам сокращаться. Наконец, группа тестировала свой новый метод на мышах, моделирующих Duchenne.

"Наша долговременная цель - разработка персонализированных клеток для замещающей терапии с использование клеток самого пациента, чтобы лечить мальчиков с болезнью," говорит Hicks. "так что для достижения этой цели мы следовали по тем же самым ступеням от начала до конца, чтобы создать такие клетки для человеческих пациентов."

Сначала клети от пациентов с Duchenne были репрограммированы в плюрипотентные стволовые клетки. Исследователи затем удаляли генетическую мутацию, вызывающую Duchenne, используя технологию редактирования генов CRISPR-Cas9. Используя поверхностные маркеры ERBB3 и NGFR скелетно-мышечные клетки выделяли и затем инъецировали мышам в то же самое время, когда был введен ингибитор TGF Beta.

"Результаты оказались в точности такими, на которые мы надеялись, "сказал Pyle. "Это было первым исследованием, показавшим, что могут быть созданы функциональные мышечные клетки в лаборатории и восстанавливать дистрофин у животных моделей болезни Duchenne, используя процесс развития человека в качестве руководства."

Дальнейшие исследования были сфокусированы на создании скелетно-мышечных стволовых клеток, которые бы могли реагировать на постоянные повреждения и регенерировать новые мышцы в течение длительного временим, используя новую стратегию выделения и созревания.

Вновь идентифицированная стратегия для генерации скелетных мышц из плюрипотентных стволовых клеток человека защищена патентной заявкой, полученной UCLA Technology Development Group совместно с The Regents of the University of California, с Michael Hicks и April Pyle в качестве co-inventors.