为了制备这种自我更新的干细胞,研究团队以实验室培养的人类皮肤细胞为起点,通过基因编辑将这些细胞转变为更原始的诱导多能干细胞(iPS它们有潜力演变成体内任何细胞。
事实上,科学家已经能够在实验室工作了iPS细胞转化为各种不同的细胞,如皮肤细胞和脑细胞。但更困难的问题是如何让它们变成iPS细胞变成能自我更新特定器官的干细胞。
为了实现这一目标,作者在最新的研究中使用了丰富的营养和标准细胞生长因子和培养基iPS细胞诱导肌肉干细胞。
随后,在小鼠实验中,研究小组测试了新培养的细胞如何在活体动物中迁移,以及受损组织是否可以修复。
当它们将新培养的肌肉干细胞注射到老鼠的肌肉中时,这些干细胞会移动到肌肉干细胞的神社(niche)其中,这是小鼠自身肌肉干细胞聚集的区域。这些干细胞在这个地区停留了至少4个月。
首先,作者将肌肉干细胞注射到基因编辑小鼠身上,这些小鼠缺乏正常的免疫系统,因此可以避免移植细胞引起的免疫排斥。然后,这些小鼠暴露在导致肌肉降解的毒素和辐射中,以去除体内现有的肌肉干细胞。
研究人员发现,移植的肌肉干细胞在肌肉组织的毒素和辐射损伤部位发育成肌肉细胞,融合并发育成正常肌肉中的微纤维,从而成功修复肌肉损伤。他们还发现,一些移植的肌肉干细胞迁移到干细胞社区后,类似于老鼠自己的肌肉干细胞。
在第二次验证实验中,研究人员将肌肉干细胞移植到另一只基因编辑小鼠身上。这些小鼠控制肌肉营养不良蛋白的基因突变,因此患有杜氏肌肉营养不良。
研究小组发现,移植的肌肉干细胞迁移到肌肉的干细胞社区。在为期几个月的实验中,移植的小鼠在滚轮测试中跑得是未移植的小鼠的两倍,反映了更强的肌肉强度。