通過激活肌肉細胞前體來促進肌肉細胞的再生

　　肌肉纖維中山中因子(OKSM)的誘導增加了肌原性祖細胞的數量。

　　衰老帶來的眾多影響之一就是肌肉質量的減少，這可能會導致老年人殘疾。為了彌補這種損失，索爾克研究所(Salk Institute)的科學家們正在研究加速肌肉組織再生的方法，他們使用的是干細胞研究中常用的分子化合物的組合。

　　在《Nature Communications》雜志于2021年5月25日發表的一項研究中，研究人員顯示，使用這些化合物通過激活小鼠的肌肉細胞前體，即肌原性祖細胞，促進了肌肉細胞的再生。盡管這種方法在應用于人類之前還需要做更多的工作，但這項研究為肌肉再生和生長相關的潛在機制提供了深入的了解，有朝一日可能幫助運動員和老年人更有效地再生組織。

　　“這些祖細胞的喪失與年齡相關的肌肉退化有關，”Salk教授Juan Carlos Izpisua Belmonte說，他是這篇論文的資深作者。“我們的研究揭示了能夠加速肌肉再生的特定因素，并揭示了這一過程的機制。”

　　研究中使用的化合物通常被稱為山中因子，以發現它們的日本科學家命名。山中因子是一種蛋白質組合(稱為轉錄因子)，控制DNA如何被復制翻譯成其他蛋白質。在實驗室研究中，它們被用來將特殊的細胞，如皮膚細胞，轉化為具有多能性的干細胞樣細胞，這意味著它們有能力變成許多不同類型的細胞。

　　“我們的實驗室之前表明，這些因素可以使細胞年輕，并促進活動物的組織再生，”第一作者Chao Wang說，他是Izpisua Belmonte實驗室的博士后研究員。“但之前并不知道這是怎么發生的。”

　　肌肉再生是由肌肉干細胞介導的，也稱為衛星細胞。衛星細胞位于結締組織層(基板)和肌肉纖維(肌纖維)之間的生態位。在這項研究中，研究小組使用了兩種不同的小鼠模型，以確定添加山中因子后肌肉干細胞特異性或小生境特異性的變化。他們將注意力集中在較年輕的小鼠身上，以研究與年齡無關的因素的影響。

　　在肌纖維特異性模型中，他們發現添加山中因子可以通過降低生態位中一種名為Wnt4的蛋白質的水平來加速小鼠的肌肉再生，而Wnt4反過來又激活了衛星細胞。相反，在衛星細胞特異性模型中，山中因子沒有激活衛星細胞，也沒有改善肌肉再生，這表明Wnt4在肌肉再生中起著至關重要的作用。

　　根據Roger Guillemin主席Izpisua Belmonte的說法，這項研究的觀察結果可能最終導致針對Wnt4的新治療方法。

　　“我們的實驗室最近開發了新的基因編輯技術，可以用于加速受傷后的肌肉恢復和改善肌肉功能，”他說。“我們有可能利用這項技術直接降低骨骼肌中的Wnt4水平，或者阻斷Wnt4和肌肉干細胞之間的通信。”

　　研究人員還在研究其他使細胞恢復活力的方法，包括使用信使RNA和基因工程。這些技術最終可能導致促進組織和器官再生的新方法。