小中大利用人干细胞治疗肌肉萎缩症新方法
来自美国明尼苏达大学利乐海心脏研究所的研究人员利用一种新方法获得的人干细胞有效地治疗小鼠肌肉萎缩症,而且这种方法也是第一次有效地利用人干细胞生产肌细胞。相关研究结果于2012年5月4日发表在《细胞-干细胞》期刊上,论文标题为"Human ES- and iPS-Derived Myogenic Progenitors Restore DYSTROPHIN and Improve Contractility upon Transplantation in Dystrophic Mice"。
这项研究勾勒了一种策略来利用诱导性多能干细胞生产快速分裂的骨骼肌祖细胞。iPSC拥有胚胎干细胞的全部潜能,但是是通过重编程皮肤细胞而获得的。它们是病人特异性的,使得它们不可能遭受免疫排斥,而且也不涉及破坏胚胎。
这也是第一次显示人干细胞能够有效地治疗肌肉萎缩症。明尼苏达大学研究人员也是第一次利用小鼠ESC来治疗肌肉萎缩症。根据他们的说法,将利用小鼠干细胞的研究转化为涉及人干细胞治疗的相关性研究存在较大的延滞。这种延滞极大地限制开发出细胞疗法或者为病人开展临床试验。这项来自明尼苏达大学的最新研究为利用人iPSC来治疗肌肉萎缩症提供证据,同时也为未来的人临床试验打下基础。
论文通讯作者和明尼苏达大学医学院心脏科医学副教授Rita Perlingeiro哲学博士说,"开发基于细胞的疗法来治疗诸如肌肉萎缩症之类的神经肌肉疾病的最大障碍之一就是获得充足的肌肉祖细胞以便产生治疗上有效的反应。直到现在,利用人多能性干细胞获得用于移植的骨骼肌干细胞一直是不可能实现的。我们的研究结果显示它确实是可行的,从而为开发出临床上有意义的治疗方法打下基础。"
一旦移植到遭受肌肉萎缩症折磨的小鼠体内,人骨骼肌祖细胞提供广泛的和长期的肌肉再生,从而改善肌肉功能。
为了实现他们的实验结果,研究人员利用PAX7基因对两种得到很好描述的人iPSC细胞系和一种现存的人ESC细胞系进行基因改造。这允许它们调节Pax7蛋白的水平,因为Pax7是骨骼肌组织在遭受损伤之后进行再生所必需的。研究人员发现这种调节能够促进初始的ESC和iPSC分化为骨骼肌祖细胞。
在此之前,研究人员一直在努力利用ESC和iPSC来有效地制造肌肉。在合适时刻受到精确诱导的PAX7有助于确定人ESC和iPSC的命运,并促进它们变成人肌肉祖细胞。
一旦Perlingeiro博士领导的研究小组能够精确确定最佳的分化时间,那么这些细胞非常适合用来进行人们所需的组织再生以便治疗诸如肌肉萎缩症之类的疾病。事实上,Pax7诱导的肌肉祖细胞要比人成肌细胞(myoblast)更加有效地改善肌肉功能。成肌细胞是从成体肌肉活组织中获得的细胞培养物,之前已被用于治疗肌肉萎缩症的临床试验中,然而成肌细胞在移植之后并不能持续存在。
"观察到这些肌肉祖细胞能够长期维持而且没有较大的副作用令人感到兴奋",Perlingeiro说,"我们的研究证实这些已分化的干细胞确实有能力抵抗肌肉萎缩症。"
研究人员说,在这项研究能够转化为人类临床试验之前,替代性的Pax7诱导方法还需要进一步开展研究。他们的导入Pax7的方法涉及利用病毒来对细胞进行基因改造,但是因为病毒有时会导致突变,他们需要把这种风险考虑在临床试验当中。但是研究人员正致力于开发一种安全的和有效的临床操作规范,而且正在积极地测试导入Pax7的替代性方法。
