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诱导多能干细胞(iPSC)为先天性肌营养不良疾病的治疗带来希望
来源:捷易生物 发布日期:2021-09-22 浏览次数:5875次

Ullrich先天性肌营养不良(ullrich congenital muscle dystrophy, UCMD)是一种进展缓慢的疾病,其特点是出生时肌肉无力,肌肉萎缩,近端关节挛缩,远端关节过伸,最终导致呼吸衰竭。COL6A1、COL6A2和COL6A3基因的多个突变会导致Ullrich型先天性肌营养不良(ullrich congenital muscular dystrophy,UCMD),此疾病是一种先天性的家族疾病,但在整个家族个体中的严重程度各不相同。


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以往的UCMD病例报道已经描述了组织学表型。骨骼肌再生能力的不足是一个特征性的表征,包括结缔组织增生,坏死纤维变性,纤维大小的显著变化。在COL6完全缺失的UCMD模型小鼠中,观察到的表型与UCMD患者的病理表现相符。


在之前的研究中,成纤维细胞和脂肪细胞来源的间充质干细胞(MSCs,Mesenchymal stromal cells)能通过多种分泌因子(包括6型胶原蛋白,COL6)来治疗UCMD模型小鼠,在短期内增强骨骼肌卫星细胞增殖和再生肌纤维,但长期治疗效应,例如增强肌纤维成熟和纤维大小的效果仍未可知。


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近日,一篇发表在国际杂志Stem Cell Research & Therapy上题为“Collagen-VI supplementation by cell transplantation improves muscle regeneration in Ullrich congenital muscular dystrophy model mice”的研究报告中,来自日本京都大学等机构的科学家们研究了利用基于诱导多能干细胞(iPSCs)的疗法治疗USMD小鼠,MSC 移植恢复 COL6 蛋白表达进而分泌胶原蛋白VI,刺激机体缺失的肌肉组织再生。


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研究人员准备了一些由诱导多能干细胞(iPSC)制成的间充质干细胞,这些iPSC包括携带正常COL6A1-3基因的细胞、COL6A1-KO的诱导多能干细胞以及人体骨骼肌组织的原代间充质干细胞pMSCs;随后研究人员将制成的间充质干细胞注射到COL6A1-KO的UCMD模型小鼠体内。研究者发现,pMSCs 和 iMSCs 移植后 2 周或 12 周,COL6A1-KO 小鼠肌肉中能够检测到COL6的蛋白表达,肌纤维的数量和直径都得到了增加,肌纤维的成熟程度和再生能力增强。这一结果在晚期症状的成年小鼠中也得到同样的效果。


为了解释这些间充质干细胞是通过何种途径影响肌肉组织,研究人员还会使用了USMD患者来源的iMSC, 这些患者来源的 iMSC 的供体在COL6A1基因中有一个错义突变,这会导致蛋白质错误折叠并阻止在骨骼肌组织中产生具有正确三级结构的 COL6。结果表明, UCMD 患者细胞的 iMSC 产生的 COL6 对COL6A1-KO 小鼠肌肉没有治疗作用。结合COL6A1敲除iMSC的结果,UCMD疾病的表型主要取决于 COL6,同时也验证了研究人员的猜想,即MSC 通过 COL6 形成的胶原蛋白VI,刺激机体缺失的肌肉组织再生。


在本研究中,作为阳性对照的人体骨骼肌组织来源的pMSCs在体外传代培养存在限制,其分化、增殖能力等特性在约3-5代后发生变化。相比之下,iMSCs是来源于iPSCs,可以无限繁殖,同时保持干性。特别是由 HLA 编辑后iPSC 制成的 iMSC 可能会成为一种通用的治疗产品。


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