Werkend menselijk spierweefsel gekweekt uit huid-afgeleide stamcellen

Anonim

Werkend menselijk spierweefsel gekweekt uit huid-afgeleide stamcellen

Wetenschap

Rich Haridy

10 januari 2018

2 afbeeldingen

Een dwarsdoorsnede van een spiervezel die is gegroeid uit geïnduceerde pluripotente stamcellen. (Krediet: Duke University)

In 2015 maakte een team van Duke University een wereldprime doorbraak, groeiend functionerend menselijk spierweefsel in een laboratorium met behulp van cellen uit spierbiopten die myogene voorlopers worden genoemd. Nu is het onderzoek naar voren gekomen waarbij werkende spieren met succes uit de grond zijn gegroeid met behulp van pluripotente stamcellen.

Pluripotente stamcellen hebben de potentie om in bijna elke cel in het lichaam terecht te komen en onderzoek in het afgelopen decennium heeft opmerkelijke technieken blootgelegd die wetenschappers in staat stellen menselijke huidcellen te herprogrammeren tot pluripotente stamcellen.

"Beginnend met pluripotente stamcellen die geen spiercellen zijn, maar alle bestaande cellen in ons lichaam kunnen worden, kunnen we een onbeperkt aantal myogene progenitorcellen laten groeien, " zegt Nenad Bursac, een van de auteurs van het onderzoek.

Om de transformatie van stamcellen in spiercellen op gang te brengen, rekruteerden de onderzoekers een eiwit genaamd Pax7. Dit molecuul geeft aan dat de stamcellen beginnen te veranderen in spierweefsel en met behulp van een 3D-matrix groeien de cellen vervolgens in functionerende spiervezels die reageren op externe stimuli op dezelfde manier als natuurlijk spierweefsel dat zou doen.

"Het heeft jaren van vallen en opstaan ​​geduurd, gefundeerde schattingen gemaakt en babystappen genomen om eindelijk functionerende menselijke spieren te produceren van pluripotente stamcellen, " zegt Lingjun Rao, eerste auteur van de studie. "Wat het verschil heeft gemaakt, zijn onze unieke celkweekcondities en de driedimensionale matrix, waardoor cellen veel sneller en langer konden groeien en ontwikkelen dan de 2-D-kweekbenaderingen die vaker worden gebruikt. "

Het spierweefsel werd met succes in volwassen muizen geïmplanteerd en functioneerde effectief omdat het gedurende ten minste drie weken geleidelijk werd geïntegreerd in het natieve weefsel. Het aanvankelijke nadeel dat in de studie werd opgemerkt, was dat het nieuwe spierweefsel niet zo sterk was als het spierweefsel dat eerder was gegroeid uit spierbiopten in eerdere onderzoeken of oorspronkelijk spierweefsel.

De onderzoekers merken echter op dat deze van stamcellen afgeleide spier nog steeds een belofte inhoudt voor toekomstige toepassingen, niet noodzakelijkerwijs om de zieke spieren van een persoon volledig te vervangen, maar om kleinschalige gelokaliseerde spierhernieuwde groei te ondersteunen en gepersonaliseerde, in het laboratorium gegroeide spieren te creëren die kan de effecten van medicijnen op de anatomie van specifieke patiënten testen.

"Het vooruitzicht van het bestuderen van zeldzame ziektes is vooral spannend voor ons", zegt Bursac. "Als de spieren van een kind al wegkwijnen van iets als de spierdystrofie van Duchenne, zou het niet ethisch zijn om er spiermonsters van te nemen en verdere schade aan te richten. Maar met deze techniek kunnen we slechts een kleine steekproef nemen van niet -spierweefsel, zoals huid of bloed, de verkregen cellen terugbrengen naar een pluripotente staat en uiteindelijk een eindeloze hoeveelheid werkende spiervezels laten groeien om te testen. "

Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications .

Bron: Duke University

Een dwarsdoorsnede van een spiervezel die is gegroeid uit geïnduceerde pluripotente stamcellen. (Credit: Duke University)

Een gekleurde dwarsdoorsnede van de nieuwe spiervezels - de rode cellen zijn spiercellen, de groene gebieden zijn receptoren voor neuronale invoer en de blauwe plekken zijn celkernen (Credit: Duke University)