فناوری سلول های بنیادی عضلانی مقدمه ای برای درمان های جدید دیستروفی عضلانی است

دانشمندان دانشکده پزشکی UMass Chan فناوری ای را برای جداسازی سلول های بنیادی ماهیچه های اسکلتی انسان یا سلول های پیش ساز از سلول های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) توسعه داده اند. iMyoblasts در یک eLife این سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ای مشتق شده از بیمار، محققان را قادر می‌سازد تا تحقیقات آزمایشگاهی را در مورد اولین تأثیرات جهش‌های بیماری‌زا بر شکل‌گیری و عملکرد ماهیچه‌ها دنبال کنند.

سلول های بنیادی مشتق شده از بیمار، مانند iMyoblasts، پایه اصلی مدل های آزمایشگاهی پیش بالینی برای بسیاری از دیستروفی های عضلانی شناخته شده انسان هستند. فناوری iMyoblast این قدرت را دارد که ژن درمانی را برای دیستروفی‌های عضلانی انسان – با استفاده از استراتژی‌هایی از جمله خاموش کردن RNA، ویرایش DNA و درمان سلول‌های بنیادی – برای کاربردهای بالینی پیش ببرد.

دکتر امرسون، پروفسور نورولوژی گفت: «این یک گام حیاتی برای توسعه درمان های ویرایش ژن است. مدل‌های آزمایشگاهی دیستروفی عضلانی انسان برای توسعه این روش‌های درمانی قبل از استفاده بالینی در بیماران مورد نیاز است.

به گفته امرسون، iPSCها را می توان به راحتی در کشت بافت با برنامه ریزی مجدد سلول های بدنی بیمار، از جمله سلول های بیوپسی پوست و عضله، تولید کرد.

او گفت: «با استفاده از مولکول‌های شناخته شده برای هدایت بلوغ سلول‌های عضلانی در طول رشد، می‌توانیم سلول‌های پیش‌ساز عضلانی ایجاد کنیم که هم می‌توانند به ماهیچه‌های اسکلتی تمایز پیدا کنند و هم خودشان را برای بازسازی یا ترمیم عضله بازتولید کنند.» “این ابزار مهمی در جعبه ابزار ما برای بررسی و توسعه درمان دیستروفی عضلانی است.”

بیش از 40 دیستروفی عضلانی شناخته شده در اثر جهش های ژنتیکی وجود دارد که بر عملکرد عضلات تأثیر می گذارد. این اختلالات دارای سن شروع و شدت بالینی متغیری هستند، اما اغلب منجر به ناتوانی های جسمی شدید و مرگ زودرس می شوند. طی چند دهه، بیماران مبتلا به دیستروفی عضلانی ضعف پیشرونده عضلانی و کاهش تحرک را تجربه می‌کنند که انجام کارهای روزمره را حتی در مراحل اولیه بیماری دشوار و اغلب غیرممکن می‌کند. به طور کلی، کمتر از 200000 مورد دیستروفی عضلانی هر سال در ایالات متحده تشخیص داده می شود، اما این پیشرفت طولانی مدت بیماری بار قابل توجهی در درازمدت بر بیماران و خانواده آنها و سیستم مراقبت های بهداشتی وارد می کند.

مزیت اصلی iMyoblasts توانایی آنها برای بازسازی یا تکثیر برای ایجاد سلول های پیش ساز بیشتر علاوه بر تمایز به سلول های ماهیچه ای بالغ است. بیش از 25 سال پیش، دانشمندان زیست‌شناسی را کشف کردند که چگونه جنین‌ها ماهیچه‌های بالغ را می‌سازند. یک جهش دیگر به جلو حدود 10 سال پیش رخ داد، زمانی که روش‌هایی برای تولید ماهیچه‌های متمایز از iPCS بیماران ایجاد شد. اما این فناوری‌های قبلی در توانایی ساخت سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ای که هم می‌توانند ماهیچه‌ها را متمایز و هم بازسازی کنند، محدود بودند. کاربرد آنها در آزمایشگاه و کلینیک، جایی که موجودات زنده باید به آسیب و سن پاسخ دهند، توسط این محدودیت ها با مشکل مواجه شد.

در مقابل، سلول های پوست گرفته شده از یک بیمار مبتلا به هر نوع دیستروفی عضلانی را می توان به سلول های پیش ساز iMyoblast تبدیل کرد. هنگامی که iMyoblast ها سپس به مدل های حیوانی پیوند زده می شوند، سلول های ماهیچه ای انسان بالغ با جهش ایجاد کننده دیستروفی عضلانی را ایجاد می کنند. این مدل‌های بیماری کلیدی برای توسعه درمان‌های جدید با پتانسیل درمان دیستروفی عضلانی هستند.

امرسون گفت: «توسعه مدل‌های این جهش‌های مختلف دیستروفی عضلانی دشوار است. “نه تنها بیش از 40 شکل منحصر به فرد دیستروفی عضلانی و تعداد زیادی جهش وجود دارد، بلکه به دست آوردن سلول های عضلانی از یک بیمار به طور معمول نیاز به بیوپسی عضلانی تهاجمی دارد. و آنچه از بیوپسی دریافت می کنید اغلب سلول های بنیادی آسیب دیده هستند. با iMyoblasts. تنها چیزی که نیاز داریم چند سلول پوست بیمار است و می‌توانیم مدل‌های کشت حیوانی و سلولی برای مطالعه داشته باشیم.»

امرسون و گروهش با استفاده از iMyoblasts توانستند مدل‌های حیوانی را برای چهار شکل متمایز از دیستروفی عضلانی ایجاد کنند: دیستروفی عضلانی فاسیوسکاپولوهومرال، دیستروفی عضلانی کمربند اندام انواع R7 و R9 و سندرم واکر-واربورگ. این مدل‌ها با موفقیت آسیب‌شناسی بیماری‌های مولکولی اختلالات را تکرار کردند و به مولکول‌های کوچک و درمان‌های ویرایش ژن پاسخ دادند.

امید این است که در نهایت بتوان از iMyoblasts در ترکیب با ویرایش ژن و درمان سلول های بنیادی برای کاهش یا درمان طیف وسیعی از دیستروفی های عضلانی استفاده کرد.

“هدف درازمدت این است که ما بتوانیم فناوری ویرایش ژن را برای رفع جهش‌های ایجاد کننده بیماری در iMyoblasts توسعه دهیم، که می‌توان آنها را به بیماران پیوند زد تا بافت‌های عضلانی سالم بسازند. امرسون گفت: با تجدید، امید این است که این سلول ها بتوانند به آسیب در محیط انسان بالغ پاسخ دهند و به تولید سلول های عضلانی جدید و سالم در یک دوره طولانی ادامه دهند.