211service.com
Behandling av muskeldystrofi med stamceller
Forskare vid University of Texas Southwestern Medical Center (UT Southwestern) har använt embryonala stamceller från möss för att odla muskelceller. Dessa samma celler, injicerade i möss med en mild form av muskeldystrofi, bildade friska, funktionella muskelfibrer på platsen för försämrad vävnad. Forskare säger att forskningen, även om den fortfarande är i ett tidigt skede, så småningom kan leda till en cellbaserad terapi för patienter med muskeldystrofi och andra muskelrelaterade sjukdomar. Forskningen publicerades nyligen i nätupplagan av Naturmedicin .
Skapa muskler: Embryonala stamceller från möss användes för att odla friska, funktionella muskelfibrer. Bilden ovan visar en blandning av embryonala musstamceller (grönfärgade) och dystrofin (rödfärgade), ett protein som är avgörande för korrekt muskelfunktion.
Enligt Muskeldystrofiföreningen , omkring 250.000 folk i de enade tillstånden har någon form av sjukdomen. Den mest välkända, Duchennes muskeldystrofi, orsakas av en genetisk mutation som stör bildningen av dystrofin, ett viktigt protein som är involverat i bildandet av muskelceller. I frånvaro av dystrofin kan musklerna inte regenereras, och de försvagas gradvis och försvinner. Så småningom tas det försämrade området över av fett och bindväv.
Rita Perlingeiro , biträdande professor i utvecklingsbiologi vid UT Southwestern, säger att embryonala stamceller kan vara nyckeln till att vända muskeldystrofis försvagande effekter. Fördelen ligger i cellernas pluripotens - förmågan att omvandlas till vilken mogen cell som helst, vare sig det är ben, muskler eller brosk. Men många forskare har funnit det svårt att styra varje stamcell i en kultur för att bilda en specifik typ av cell. I labbexperiment slutar forskare ofta med en blandning av celler som, när de injiceras i ett djur, bildar stora kluster som liknar en tumör.
Så Perlingeiro och hennes team satte upp två huvudmål: att hitta rätt uppsättning ledtrådar för att omvandla embryonala stamceller till muskelceller, och att leta efter sätt att isolera muskelceller från resten av odlingsmediet, för att injicera en dos av rena muskelceller till en musmodell.
Vid normal embryologisk utveckling förvandlas stamceller till olika vävnader och ben, beroende på en kombination av molekylära och genetiska signaler. När det gäller muskelceller har tidigare forskning visat att genen Pax-3 är avgörande för att peka stamceller längs vägen för muskelbildning. Med denna kunskap odlade Perlingeiro och hennes team embryonala stamceller från mus i en odlingsskål och manipulerade sedan lösningen genetiskt för att överuttrycka Pax-3. De fann att, jämfört med blandningar utan Pax-3, bildade ett betydande antal stamceller exponerade för den aktiverade genen muskelceller.
Men inte alla celler förvandlades till muskler, och när teamet injicerade lösningen i en mus med en mild form av muskeldystrofi, orsakade blandningen att tumörer bildades. Teamet fokuserade sedan på att utveckla en identifieringsprocess som skulle få muskelceller att sticka ut från resten av lösningen. Återigen tittade Perlingeiro på grundläggande utvecklingsforskning och fann att under normal muskelbildning i embryot visar stamceller som blir mycket tidiga versioner av muskelceller vissa ytmolekyler, eller markörer. Teamet upprepade den första fasen av sitt experiment, exponerade embryonala stamceller för Pax-3 och letade efter de avslöjade markörerna som indikerar muskelceller. Forskarna isolerade sedan dessa celler och skapade en lösning som enbart bestod av muskelceller.
Som förberedelse för att injicera den nya lösningen i en musmodell injicerade teamet först kardiotoxin i musens ben. Effekten hämmade produktionen av dystrofin, vilket orsakade en försvagning av muskeln - ett tillstånd som liknar muskeldystrofi. Perlingeiro och hennes kollegor injicerade sedan musen med muskelcelllösningen. Teamet tog sedan muskelbiopsier och efter immunfärgning fann de att behandlade möss, jämfört med möss som inte fick lösningen, uppvisade mer dystrofin, vilket tyder på hälsosam muskelregenerering.
För att bekräfta sina resultat sprang forskarna båda grupperna av möss på ett löpband; de fann att mössen som fick lösningen höll ut den grupp som inte fick det. Perlingeiro gick ett steg längre: efter att ha offrat båda djurgrupperna drog hon och hennes kollegor ut varje benmuskel, behandlad som obehandlad. De placerade sedan varje muskel i ett bad och testade dess styrka genom att utsätta den för en elektrisk impuls. Teamet fann att de starkare sammandragningarna kom från musklerna som behandlats med den stamcellsbaserade lösningen.
Perlingeiro säger att studiens resultat är uppmuntrande, eftersom hon en dag föreställer sig att ge stamcellsbaserad terapi för personer med muskeldystrofi och andra muskelrelaterade sjukdomar. Det kommer dock att behöva göras fler uppföljningsstudier innan tekniken kan tillämpas på människor.
Jag har en lång att göra-lista, säger Perlingeiro. Vi skulle vilja använda samma teknik på mänskliga embryonala stamceller.
Nyligen kunde forskare förvandla mänskliga hudceller till embryonala stamceller, en teknik som kringgår de svåra problem som för närvarande finns kring användningen av embryonala stamceller. Perlingeiro säger att kombinationen av denna teknik med hennes muskelavledningsmetod en dag kan ge effektiv och effektiv behandling av sjukdomar som muskeldystrofi.
Om vi kan programmera om hudceller till att bli pluripotenta och använda Pax-3 för att skapa muskler, då skulle vi kunna göra celler från patienten, och vi skulle inte möta etiska problem eller problem med avstötning, säger Perlingeiro.
Paul Muhlrad, en forskningsprogramkoordinator för Muscular Dystrophy Association, säger att studiens resultat är ett lovande steg mot effektiv behandling av muskelrelaterade sjukdomar. Dessa forskare presenterar ett fint principbevis på att embryonala stamceller kan omvandlas till muskelproducerande celler i laboratoriet och användas för att leverera friska muskler till personer med Duchennes muskeldystrofi, säger Muhlrad. Naturligtvis gjordes dessa experiment med möss. Vi har ännu inte sett om de kommer att fungera på människor, men den här studien ger oss mycket hopp.