Найден новый способ получения стволовых клеток для восстановления мышц

Исследователи из США разработали смесь малых молекул для получения миогенных стволовых клеток. Они изучили экспрессию маркеров и морфологию полученных клеток, а также показали их способность регенерировать поврежденные мышцы на разных мышиных моделях.

Credit:
Anna Ivanova | 123rf.com

Группа учёных из США открыла новый способ получения миогенных стволовых клеток (CiMC) из дермальных фибробластов и стромальных мышечных клеток мышей с помощью низкомолекулярных соединений. Эффективность этого способа подтверждена на трёх мышиных моделях.

Скелетные мышцы развиваются благодаря миобластам, которые дифференцируются в так называемые мышечные трубки симпласты и зрелые стволовые клетки миосателлитоциты. Последние отвечают за регенерацию мышечного волокна в ответ на повреждения. Однако обширные травмы или генетические заболевания, такие как дистрофия Дюшенна, ведут к уменьшению пула или даже утрате естественной популяции стволовых клеток.

Терапия мышечными стволовыми клетками используется для лечения травм, однако их сбор и размножение — непростая задача, требующая много времени и денег. В качестве альтернативы возможно прямое перепрограммирование клеток дермы с помощью трансфекции фактора транскрипции MyoD12 или дифференцировка дермальных стволовых клеток. Известно, что клетки дермы плохо дифференцируют в мышечные стволовые клетки, но этот процесс можно сделать более продуктивным, если использовать небольшие молекулы, которые способны модулировать передачу клеточных сигналов.

Учёные исследовали различные комбинации малых молекул, способных повлиять на перепрограммирование неонатальных фибробластов мышей, в том числе химический  коктейль VCTFR, содержащий вальпроевую кислоту (V), CHIR99021 (C), транилципромин (T), форсколин (F) и RepSox (R).

Данная смесь in vitro способствовала появлению сокращающихся клеточных кластеров и структур, напоминающих мышечные трубочки. Иммуноокрашивание подтвердило, что эти структуры — миосателлитоциты, так как они содержали тропонин, характерный для скелетных мышц, но не тяжёлую цепь сердечного миозина. Максимальный выход составлял 15%. При добавлении аскорбиновой кислоты и фактора bFGF к форсколину и RepSox выход увеличился до 37%.

Авторы охарактеризовали морфологию полученных клеток. Выявили высокую экспрессию маркеров миосателлитоцитов (Pax7), мышечных клеток-предшественниц (MyoD) и дифференцировки (MyoG и Myh3), при этом маркеры кардиомиоцитов, мезодермальных и других клеток не были обнаружены.

CiMC клетки можно получить как из неонатальных дермальных клеток, так и из клеток взрослых (восемь недель) и старых (18 месяцев) мышей.

Учёные исследовали способность CiMC восстанавливать мышечные волокна мышей in vivo. Для этого CiMC вводили в переднюю большеберцовую мышцу, после чего повреждали ее кардиотоксином. Использовали взрослых и старых мышей, а также животных с мышечной дистрофией (восемь недель). Через четыре недели после введения CiMC у всех трех групп мышечные волокна восстановились лучше, чем у контрольной группы.

Далее форсколин и RepSox инкапсулировали в биоразлагаемые наночастицы, которые затем вводили взрослым и старым мышам. Переднюю большеберцовую мышцу сначала повреждали кардиотоксином, а потом делали инъекцию наночастиц. Через четыре недели мышцы этих мышей восстановились лучше, чем у контролей. Таким образом, с помощью малых молекул можно регенерировать мышечные волокна in situ.

Дальнейшие исследования в этом направлении могут помочь в лечении людей, перенесших серьёзные травмы или страдающих от мышечной дистрофии Дюшенна.

Источник

Источник: Fang, J. et al. // Skeletal muscle regeneration via the chemical induction and expansion of myogenic stem cells in situ or in vitro. // Nature Biomedical Engineering (2021), published online 18 March 2021, DOI: 10.1038/s41551-021-00696-y

Добавить в избранное

Вам будет интересно