兩個(gè)脂肪來源干細(xì)胞展現(xiàn)出連續(xù)性細(xì)胞骨架,，表明它們?nèi)诤显谝黄?。在?shí)驗(yàn)室類似條件下，骨髓來源干細(xì)胞不能融合,。圖片來自Yu Suk Choi,。
脂肪來源干細(xì)胞(fat-derived stem cell)有一個(gè)令人驚訝的錦囊妙計(jì)：一旦它們受到激勵(lì)在堅(jiān)硬表面生長時(shí),，它們經(jīng)歷顯著性轉(zhuǎn)化而變成成熟的肌細(xì)胞。這一項(xiàng)新研究發(fā)表在Biomaterials期刊上,。這些新形成的肌細(xì)胞保持完整和融合在一起,，即便是當(dāng)它們轉(zhuǎn)移到極其堅(jiān)硬的骨頭類似的表面。這些發(fā)現(xiàn)引起了美國加州大學(xué)圣地亞哥分校生物工程教授Adam Engler和同事們的興趣,。他們認(rèn)為這些細(xì)胞可能提示著一種新的治療肌肉萎縮癥(Muscular Dystrophy, MD)的方法,。
Engler說，在諸如肌肉萎縮癥或心臟病之類的疾病中,，“肌肉開始死亡,，并且經(jīng)歷著正常的創(chuàng)傷過程”。“這種受損的組織從機(jī)械角度來看基本上不同于”健康的組織,。
他注意到,，移植的干細(xì)胞可能能夠替換和修復(fù)病變肌肉(diseased tissue)，但是到目前為止這些移植物在肌肉萎縮癥病人中一直不是很成功,。當(dāng)這些移植的細(xì)胞奮力適應(yīng)它們的變厚和受損的組織新環(huán)境時(shí),，它們傾向于堆積成硬結(jié)節(jié)。
Engler,，博士后學(xué)者Yu Suk Choi和研究小組其他研究人員認(rèn)為他們的脂肪來源干細(xì)胞可能在這類治療中有著更好的機(jī)會,，因?yàn)檫@些細(xì)胞在堅(jiān)硬和不易彎曲的表面---模擬在肌肉萎縮癥病人身上發(fā)現(xiàn)的受損組織---上能夠茁壯成長。
在他們發(fā)表在Biomaterials期刊上的研究中,，研究人員比較了骨髓干細(xì)胞和脂肪來源干細(xì)胞在不同堅(jiān)硬程度---從大腦組織的松軟到骨頭的堅(jiān)硬---的表面上的生長情況,。
來自脂肪細(xì)胞系的干細(xì)胞在展示涉及變成肌肉的合適的蛋白方面要比它們的對等物骨髓干細(xì)胞好40到50倍。Engler說,，在脂肪來源干細(xì)胞中,，這些蛋白也更可能沿著正確的順序“開啟表達(dá)”。
這些科學(xué)家提示著,，這兩種細(xì)胞類型如何與它們的環(huán)境相互作用方面的微妙差別對于它們的生長至關(guān)重要,。這些脂肪肝來源干細(xì)胞似乎要比骨髓來源干細(xì)胞更完整地和更快地檢測表面上它們所處的“微環(huán)境(niche)”。Choi解釋道,，“它們很快地感知它們的環(huán)境,，從而允許它們理解來自細(xì)胞與指導(dǎo)生長的環(huán)境之間相互作用的信號。”
可能最令人吃驚的是,，從脂肪干細(xì)胞生長而來的肌細(xì)胞融合在一起,，一定程度上形成以前從未觀察過的肌管(myotube)。肌管是肌肉發(fā)育的一個(gè)關(guān)鍵性步驟,，表明該研究又向前進(jìn)一步,，而且是Engler和同事們以前在實(shí)驗(yàn)室從沒觀察到的。
當(dāng)融合的肌肉細(xì)胞轉(zhuǎn)移到非常堅(jiān)硬的表面,，它們?nèi)匀槐３秩诤蠣顟B(tài),。Engler說,，“這些重編程的細(xì)胞足夠成熟以致于它們對可能導(dǎo)致它們分裂開的新環(huán)境中的信號不能作出反應(yīng)。”
Engler和同事們?nèi)缃駥⒃诩∪馕s癥模式小鼠中測試這些新融合的細(xì)胞如何表現(xiàn),。雖然這些細(xì)胞在堅(jiān)硬組織環(huán)境中存活下來,，但是Engler警告道還有病變組織的其他因素如它的形狀和化學(xué)組成需要考慮。他說,，“從轉(zhuǎn)化為臨床有效治療的角度上看,，我們想知道環(huán)境中什么組分為這些細(xì)胞提供最為重要的信號,。”(生物谷：towersimper編譯)
doi:10.1016/j.biomaterials.2011.12.004
PMC:
PMID:
Mechanical derivation of functional myotubes from adipose-derived stem cells
Yu Suk Choi, Ludovic G. Vincent, Andrew R. Lee, Marek K. Dobke, Adam J. Engler
Though reduced serum or myoblast co-culture alone can differentiate adipose-derived stem cells (ASCs) into mesenchymal lineages, efficiency is usually not sufficient to restore function in vivo. Often when injected into fibrotic muscle, their differentiation may be misdirected by the now stiffened tissue. Here ASCs are shown to not just simply reflect the qualitative stiffness sensitivity of bone marrow-derived stem cells (BMSCs) but to exceed BMSC myogenic capacity, expressing the appropriate temporal sequence of muscle transcriptional regulators on muscle-mimicking extracellular matrix in a tension and focal adhesion-dependent manner. ASCs formed multi-nucleated myotubes with a continuous cytoskeleton that was not due to misdirected cell division; microtubule depolymerization severed myotubes, but after washout, ASCs refused at a rate similar to pre-treated values. BMSCs never underwent stiffness-mediated fusion. ASC-derived myotubes, when replated onto non-permissive stiff matrix, maintained their fused state. Together these data imply enhanced mechanosensitivity for ASCs, making them a better therapeutic cell source for fibrotic muscle.
