Leczenie dystrofii mięśniowej komórkami macierzystymi

Naukowcy z Południowo-zachodnie centrum medyczne Uniwersytetu Teksasu (UT Southwestern) wykorzystali embrionalne komórki macierzyste myszy do hodowli komórek mięśniowych. Te same komórki, wstrzyknięte myszom z łagodną postacią dystrofii mięśniowej, utworzyły zdrowe, funkcjonalne włókna mięśniowe w miejscu niszczącej tkanki. Naukowcy twierdzą, że badania, które są jeszcze na wczesnym etapie, mogą ostatecznie doprowadzić do opartej na komórkach terapii dla pacjentów z dystrofią mięśni i innymi chorobami mięśniowymi. Badanie zostało niedawno opublikowane w internetowym wydaniu Medycyna natury .

Tworzenie mięśni: Zarodkowe komórki macierzyste myszy wykorzystano do wyhodowania zdrowych, funkcjonalnych włókien mięśniowych. Powyższy obraz przedstawia mieszankę embrionalnych komórek macierzystych myszy (zabarwionych na zielono) i dystrofiny (zabarwionej na czerwono), białka, które jest niezbędne do prawidłowego funkcjonowania mięśni.

Według Stowarzyszenie Dystrofii Mięśniowej , około 250 000 osób w Stanach Zjednoczonych ma jakąś formę choroby. Najbardziej znana, dystrofia mięśniowa Duchenne'a, jest spowodowana mutacją genetyczną, która zakłóca tworzenie dystrofiny, ważnego białka zaangażowanego w tworzenie komórek mięśniowych. W przypadku braku dystrofiny mięśnie nie są w stanie się regenerować i stopniowo słabną i zanikają. Ostatecznie zniszczony obszar zostaje przejęty przez tłuszcz i tkankę łączną.

Rita Perlingeiro , adiunkt biologii rozwoju na UT Southwestern, mówi, że embrionalne komórki macierzyste mogą być kluczem do odwrócenia wyniszczających skutków dystrofii mięśniowej. Zaleta polega na pluripotencji komórek – zdolności do przekształcenia się w dowolną dojrzałą komórkę, czy to kość, mięśnie czy chrząstkę. Jednak wielu badaczy miało trudności z kierowaniem każdej komórki macierzystej w kulturze tak, aby utworzyła określony typ komórki. W eksperymentach laboratoryjnych naukowcy często kończą z mieszaniną komórek, które po wstrzyknięciu zwierzęciu tworzą duże skupiska przypominające guz.

Tak więc Perlingeiro i jej zespół postawili sobie dwa główne cele: znalezienie odpowiedniego zestawu wskazówek do przekształcenia embrionalnych komórek macierzystych w komórki mięśniowe oraz poszukiwanie sposobów na izolowanie komórek mięśniowych z reszty pożywki hodowlanej w celu wstrzyknięcia dawki czyste komórki mięśniowe w model mysi.

W normalnym rozwoju embriologicznym komórki macierzyste przekształcają się w różne tkanki i kości, w zależności od kombinacji sygnałów molekularnych i genetycznych. W przypadku komórek mięśniowych wcześniejsze badania wykazały, że gen Pax-3 jest niezbędny do wskazywania komórkom macierzystym ścieżki tworzenia mięśni. Mając tę ​​wiedzę, Perlingeiro i jej zespół hodowali embrionalne komórki macierzyste pochodzące od myszy w naczyniu hodowlanym, a następnie genetycznie manipulowali roztworem, aby nadeksprymować Pax-3. Odkryli, że w porównaniu z mieszankami bez Pax-3 znaczna liczba komórek macierzystych wystawionych na działanie aktywowanego genu utworzyła komórki mięśniowe.

Jednak nie wszystkie komórki zamieniły się w mięśnie, a kiedy zespół wstrzyknął roztwór myszom z łagodną postacią dystrofii mięśniowej, mieszanina spowodowała powstanie guzów. Zespół skupił się następnie na opracowaniu procesu identyfikacji, który wyróżniłby komórki mięśniowe na tle reszty rozwiązania. Po raz kolejny Perlingeiro przyjrzał się podstawowym badaniom rozwojowym i odkrył, że podczas normalnego tworzenia się mięśni w zarodku, komórki macierzyste, które stają się bardzo wczesnymi wersjami komórek mięśniowych, wykazują pewne cząsteczki powierzchniowe lub markery. Zespół powtórzył pierwszą fazę eksperymentu, eksponując embrionalne komórki macierzyste na Pax-3, i szukał charakterystycznych markerów wskazujących na komórki mięśniowe. Następnie naukowcy wyizolowali te komórki, tworząc roztwór składający się wyłącznie z komórek mięśniowych.

Przygotowując się do wstrzyknięcia nowego roztworu do modelu myszy, zespół najpierw wstrzyknął kardiotoksynę w nogę myszy. Efekt zahamował produkcję dystrofiny, powodując osłabienie mięśni – stan przypominający dystrofię mięśniową. Perlingeiro i jej koledzy następnie wstrzyknęli myszy roztwór komórek mięśniowych. Następnie zespół wykonał biopsje mięśni i, po immunobarwieniu, stwierdził, że w porównaniu z myszami, które nie otrzymały roztworu, leczone myszy wykazywały więcej dystrofiny, co wskazuje na zdrową regenerację mięśni.

Aby potwierdzić swoje wyniki, naukowcy prowadzili obie grupy myszy na bieżni; odkryli, że myszy, które otrzymały roztwór, przeżyły grupę, która go nie otrzymała. Perlingeiro poszła o krok dalej: po poświęceniu obu grup zwierząt, ona i jej koledzy wyrwali każdy mięsień nóg, leczony lub nieleczony. Następnie umieścili każdy mięsień w wannie i przetestowali jego siłę, poddając go działaniu impulsu elektrycznego. Zespół odkrył, że silniejsze skurcze pochodzą z mięśni leczonych roztworem uzyskanym z komórek macierzystych.

Perlingeiro mówi, że wyniki badania są zachęcające, ponieważ przewiduje, że pewnego dnia zapewni terapię opartą na komórkach macierzystych dla osób z dystrofią mięśniową i innymi chorobami związanymi z mięśniami. Jednak zanim ta technika będzie mogła zostać zastosowana u ludzi, będzie trzeba przeprowadzić więcej badań kontrolnych.

Mam długą listę rzeczy do zrobienia, mówi Perlingeiro. Chcielibyśmy użyć tej samej techniki na ludzkich embrionalnych komórkach macierzystych.

Niedawno naukowcom udało się przekształcić ludzkie komórki skóry w embrionalne komórki macierzyste, technikę, która omija drażliwe problemy, które obecnie towarzyszą stosowaniu embrionalnych komórek macierzystych. Perlingeiro mówi, że połączenie tej techniki z jej metodą pozyskiwania mięśni może pewnego dnia zaowocować skutecznym i skutecznym leczeniem chorób, takich jak dystrofia mięśniowa.

Gdybyśmy mogli przeprogramować komórki skóry, aby stały się pluripotencjalne i użyć Pax-3 do tworzenia mięśni, bylibyśmy w stanie wytworzyć komórki z pacjenta i nie mielibyśmy problemów etycznych ani problemów z odrzuceniem, mówi Perlingeiro.

Paul Muhlrad, koordynator programu badawczego Stowarzyszenia Dystrofii Mięśni, mówi, że wyniki badania są obiecującym krokiem w kierunku skutecznego leczenia chorób związanych z mięśniami. Ci naukowcy przedstawiają niezły dowód na to, że embrionalne komórki macierzyste można przekształcić w komórki produkujące mięśnie w laboratorium i wykorzystać do dostarczania zdrowych mięśni osobom z dystrofią mięśniową Duchenne'a, mówi Muhlrad. Oczywiście te eksperymenty przeprowadzono na myszach. Jeszcze nie wiemy, czy zadziałają u ludzi, ale to badanie daje nam wiele nadziei.

ukryć