Впервые создана «дорожная карта» развития скелетных мышц человека — Naked Science
10 минут
София Жаботинская

Впервые создана «дорожная карта» развития скелетных мышц человека

4.7

Эта схема среди прочего может дать возможность с помощью генетических методов предотвращать связанные с такими клетками болезни, например мышечные дистрофии.

Стволовые клетки
Микроскопические изображения показывают экспрессию генов в мышечных стволовых клетках и клетках-предшественниках по мере их созревания с раннего развития до зрелого возраста (слева направо). В рамках этого процесса клетки переключаются с активной экспрессии одного ключевого гена (зеленый) на другой (фиолетовый); это сопровождается ростом мышечных волокон (красный) /© Broad Stem Cell Research Center

Ученые из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе создали первую «дорожную карту» развития человеческих скелетных мышц, включая формирование мышечных стволовых клеток. Благодаря новым данным, в перспективе возможно выработать более совершенные методы создания мышечных клеток из стволовых, что важно для возможностей лечения некоторых тяжелых заболеваний. Статья об этом опубликована в журнале Cell Stem Cell.

Авторы работы идентифицировали различные типы клеток, присутствующих в тканях скелетных мышц, от раннего эмбрионального развития до зрелого возраста. Сосредоточившись на мышечных клетках-предшественниках, которые способствуют образованию мышц еще до рождения, и мышечных стволовых клетках, которые ответственны за формирование мышц после рождения, а также регенерацию их после травм на протяжении всей жизни, группа смогла картировать включения и выключения генов по мере созревания клеток.

Новая «дорожная карта» важна для исследователей, которые стремятся разработать мышечные стволовые клетки в лаборатории: они нужны в регенеративной клеточной терапии для лечения разрушительных мышечных заболеваний, таких как мышечные дистрофии и саркопения, а также возрастную потерю мышечной массы и силы. Подобные состояния обусловлены неправильной работой мышечных стволовых клеток, а карта, по словам Эйприл Пайл, старшего автора статьи, идентифицирует точные генные сети.

Ученые уже могут генерировать клетки скелетных мышц из плюрипотентных стволовых клеток человека, которые способны к самообновлению и трансформации в любой другой тип. Однако до сих пор у них не было возможности определить, где именно происходят сбои в развитии этих клеток.

«Мы знали, что мышечные клетки, которые мы делали в лаборатории, были не настолько функциональными, как полностью зрелые мышечные стволовые клетки, обнаруживаемые у людей, — поясняет Хайбинь Си, первый автор новой статьи. — Таким образом, мы решили создать эту карту в качестве эталона, которую наша лаборатория и другие могут использовать для сравнения генетических сигнатур клеток, которые мы создаем, с сигнатурами реальной человеческой скелетной мышечной ткани».

Авторы собрали специфические данные о двух разных группах клеток скелетных мышц: взятых с человеческого тела начиная с пятой недели эмбрионального развития до среднего возраста и взятых из человеческих плюрипотентных стволовых клеток, которые исследователи создали в лабораториях. Затем они сравнили генетические признаки клеток из обоих источников.

Специалисты провели высокопроизводительное капельное секвенирование РНК: такая технология позволяет идентифицировать генные сети, присутствующие в одной клетке, и может обрабатывать данные по тысячам клеток одновременно. С его помощью группа определила генетические признаки различных типов клеток из тканей человека и плюрипотентных стволовых клеток.

Посредством специально созданных вычислительных алгоритмов авторы смогли выявить специфические генные сети, связанные с каждой стадией развития. Это позволило сопоставить генетические признаки, обнаруженные в плюрипотентных мышечных клетках, полученных из стволовых, с их соответствующими местоположениями на карте развития мышц человека.

Оказалось, те мышечные клетки, которые получались из плюрипотентных стволовых, вне зависимости от метода их получения, напоминали мышечные клетки-предшественники в раннем состоянии развития и не выравнивались со временем с взрослыми мышечными стволовыми клетками.

В дополнение к определению истинной зрелости лабораторно произведенных клеток этот анализ предоставил подробную информацию о других типах клеток, присутствующих в тканях скелетных мышц в процессе развития и популяциях, полученных из плюрипотентных стволовых клеток человека. Эти клетки могут играть существенную роль в созревании мышечных клеток и иметь решающее значение для улучшения методов генерирования и поддержки мышечных стволовых клеток «в пробирке».

«Мы обнаружили, что некоторые методы генерирования мышечных клеток в пробирке также дают уникальные типы клеток, которые, вероятно, поддерживают мышечные клетки, — говорит Пайл. — Итак, теперь наши вопросы таковы: что делают эти клетки? Могут ли они быть ключом к производству и поддержке зрелых и функциональных мышечных стволовых клеток в пробирке?»

Двигаясь вперед, Пайл и ее коллеги сосредоточатся на использовании этого нового ресурса для разработки более совершенных методов получения мышечных стволовых клеток из плюрипотентных стволовых клеток человека в лаборатории. Она надеется, что, концентрируясь на сетях экспрессии генов, связанных со стволовыми клетками, и на идентифицированных ими поддерживающих типах клеток, можно продуцировать мощные мышечные стволовые клетки, которые будут полезны для будущей регенеративной терапии.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сегодня, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

9 часов назад
6 минут
Мария Кривоченко

Это крупнейшее исследование ДНК людей, живущих в Северной и Южной Америке. Оно показывает, откуда в США появились рабы, и раскрывает детали жестокого обращения с ними.

Сегодня, 09:34
3 минуты
Сергей Васильев

Новый метод позволил сделать немагнитный пирит ферромагнетиком, подходящим для использования в электронике и солнечных батареях.

Сегодня, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Вчера, 11:27
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

29 июля
7 минут
Мария Азарова

По мнению авторов новой работы, вертикальное сельское хозяйство позволит удовлетворить спрос на продукты питания, который значительно возрастет к середине-концу столетия. Благодаря вертикальным установкам можно будет повысить урожайность пшеницы в сотни раз, использовать повторно воду для полива и не зависеть от погоды.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: