Ein interdisziplinäres team von Forschern an der Eli und Edythe Broad Zentrum für Regenerative Medizin und Stammzellforschung an der UCLA entwickelt hat, eine erst-von-seiner-Art Fahrplan, wie die menschliche Skelettmuskulatur entwickelt, einschließlich der Bildung von Muskel-Stammzellen.
Die Studie, veröffentlicht in der peer-reviewed journal Cell Stem Cell, identifiziert verschiedene Zelltypen, Skelett-Muskel-Gewebe, die aus frühen embryonalen Entwicklung den ganzen Weg bis ins Erwachsenenalter. Die Fokussierung auf die Muskel-Vorläuferzellen, die dazu beitragen, Muskel-Bildung vor der Geburt, und Muskel-Stammzellen, die dazu beitragen, Muskelaufbau nach Geburt und regeneration von Verletzungen während des gesamten Lebens, das der Gruppe zugeordnet, wie die Zellen‘ gen-Netzwerke—welche Gene sind aktiv und inaktiv—ändern, wie die Zellen Reifen.
Der Fahrplan ist entscheidend für die Forscher wollen die Entwicklung von Muskel-Stammzellen im Labor, die verwendet werden können in der regenerativen Zelltherapien für verheerende Muskel-Erkrankungen wie muskeldystrophien und sarkopenie, dem altersbedingten Verlust von Muskelmasse und Kraft.
„Muskel-Verlust aufgrund von Alterung oder Krankheit ist oft die Folge von dysfunktionalen Muskel-Stammzellen,“ sagte April Pyle, senior-Autor des Papiers und ein Mitglied des Broad Stem Cell Research Center. „Diese Karte identifiziert die genaue gen-Netzwerke in den Muskeln Stamm-und Vorläuferzellen bei der Entwicklung, die unerlässlich ist, um die Entwicklung von Methoden zur Generierung dieser Zellen in einer Schale zur Behandlung von Muskelerkrankungen.“
Forscher in Pyle das Labor und andere auf der ganzen Welt haben bereits die Fähigkeit zur Generierung Skelett-Muskel-Zellen aus menschlichen pluripotenten Stammzellen—Zellen, die die Fähigkeit haben, sich selbst zu erneuern und zu entwickeln, sich in jeden Zelltyp im Körper. Jedoch, bis jetzt, Sie hatte keine Möglichkeit, zu bestimmen, wo diese Zellen fallen auf das Kontinuum der menschlichen Entwicklung.
„Wir wussten, dass die Muskelzellen wir machten im Labor waren nicht so funktional wie die voll ausgereifte Muskel-Stammzellen in Menschen gefunden,“ sagte Haibin Xi, der erste Autor der neuen Papier-und als assistant project scientist in Pyle ‚ s lab. „Also machten wir uns zu generieren, diese Karte als eine Referenz, die unser Labor und andere vergleichen können, die genetischen Signaturen der Zellen, die wir erstellen, denen von echten menschlichen Skelett-Muskel-Gewebe.“
Erstellen Sie diese Ressource, versammelte sich die Gruppe sehr spezifische Daten über zwei verschiedene Gruppen von Skelett-Muskel-Zellen: diejenigen, die aus dem menschlichen Körper, angefangen von der fünften Woche der Embryonalentwicklung zu mittleren Alter, und diejenigen, abgeleitet aus menschlichen pluripotenten Stammzellen, die Forscher erzeugten im Labor. Sie verglichen dann die genetischen Signaturen von Zellen aus beiden Quellen.
Die Gruppe erzielte 21 Proben von menschlichen Skelett-Muskel-Gewebe von Ihren UCLA Mitarbeiter und Kollegen an der University of Southern California und der Universität Tübingen in Deutschland. Für die pluripotenten Stammzellen gewonnene Muskelzellen der Gruppe ausgewertet Zellen erstellt mit Ihren eigenen einzigartigen Methode und die Methoden, die von mehreren anderen Gruppen.
Die Pyle-Labor in Zusammenarbeit mit dem Labor von Kathrin Plath, ein UCLA professor für biologische Chemie und Mitglied des Broad Stem Cell Research Center, der Durchführung von high-throughput-droplet-based single-cell-RNA-Sequenzierung alle Proben. Diese Technologie ermöglicht es den Forschern zu identifizieren, die die gen-Netzwerke in einer einzigen Zelle und können Tausende von Zellen gleichzeitig. Die Nutzung der Kraft dieser Technologie und den Plath-lab-Bioinformatik-know-how, die Gruppe identifiziert die genetischen Signaturen von verschiedenen Zelltypen aus menschlichem Gewebe und menschlichen pluripotenten Stammzellen.
Sie weiter entwickelten computergestützten Methoden, um den Fokus auf Muskel-Stamm-und Vorläuferzellen und kartiert Ihre gen-Netzwerke im Zusammenhang mit jeder Entwicklungsstufe. Dies ermöglicht es, die Gruppe zu entsprechen, die genetische Signaturen, die in den pluripotenten Stammzellen gewonnene Muskelzellen mit Ihren entsprechenden Orten auf der Karte des menschlichen Muskel-Entwicklung.
Die Gruppe fand, dass pluripotente Stammzellen gewonnene Muskelzellen produziert von all den Methoden, die Sie versucht ähnelte Muskel-Vorläuferzellen in einem frühen Entwicklungszustand und nicht ausgerichtet für Erwachsene Muskel-Stammzellen.
Neben pinning die wahre Reife des lab-Zellen produziert, diese Analyse auch Angaben über die anderen Zelltypen, Gewebe der Skelettmuskulatur in Entwicklungs-und in der Bevölkerung, abgeleitet aus menschlichen pluripotenten Stammzellen. Könnten diese Zellen spielen eine wichtige Rolle im Muskel-Zell-Reifung und könnte entscheidend zur Verbesserung der Methoden zur Gewinnung und Unterstützung von Muskel-Stammzellen in einer Schale.
„Wir haben festgestellt, dass einige Methoden zum generieren von Muskelzellen, in einer Schale produzieren auch einzigartige Zellen-Typen, die wahrscheinlich der Unterstützung der Muskel-Zellen,“ sagte Pyle, der auch ein Mitglied des UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center. „Und jetzt unsere Fragen, was diese Zellen tun? Sie könnte der Schlüssel zur Erzeugung und Unterstützung der ausgereifte und funktionelle Muskel-Stammzellen in einer Schale?“