Los científicos crean la primera hoja de ruta del desarrollo del músculo esquelético humano
Estas imágenes microscópicas muestran la expresión génica en las células madre y progenitoras del músculo a medida que maduran desde el desarrollo temprano hasta la edad adulta (de izquierda a derecha). Como parte de este proceso, las células pasan de expresar activamente un gen clave (verde) a otro (violeta); esto va acompañado del crecimiento de las fibras musculares (rojo). Crédito: Broad Stem Cell Research Center
Un equipo interdisciplinario de investigadores del Eli and Edythe Broad Center for Regenerative Medicine and Stem Cell Research de la UCLA ha desarrollado una hoja de ruta, la primera en su tipo, sobre cómo se desarrolla el músculo esquelético humano, que incluye la formación de células madre musculares.
El estudio, publicado en la revista revisada por pares Cell Stem Cell, identificó varios tipos de células presentes en los tejidos del músculo esquelético, desde el desarrollo embrionario temprano hasta la edad adulta. Centrándose en las células progenitoras musculares, que contribuyen a la formación muscular antes del nacimiento, y las células madre musculares, que contribuyen a la formación muscular después del nacimiento y a la regeneración de lesiones a lo largo de la vida, el grupo trazó un mapa de cómo las redes de genes de las células, qué genes están activos e inactivos, cambian a medida que las células maduran.
La hoja de ruta es fundamental para los investigadores que tienen como objetivo desarrollar células madre musculares en el laboratorio que puedan usarse en terapias celulares regenerativas para enfermedades musculares devastadoras, incluidas las distrofias musculares y la sarcopenia, la edad avanzada. relacionada con la pérdida de masa muscular y fuerza.
«La pérdida de masa muscular debido al envejecimiento o a una enfermedad suele ser el resultado de células madre musculares disfuncionales», dijo April Pyle, autora principal del artículo y miembro del Broad Stem Centro de Investigación Celular. «Este mapa identifica las redes genéticas precisas presentes en las células madre y progenitoras musculares a lo largo del desarrollo, lo cual es esencial para desarrollar métodos para generar estas células en una placa para tratar los trastornos musculares».
Investigadores del laboratorio de Pyle y otros en todo el mundo ya tienen la capacidad de generar células musculares esqueléticas a partir de células madre pluripotentes humanas, células que tienen la capacidad de autorrenovarse y convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo. Sin embargo, hasta ahora, no tenían forma de determinar dónde se ubican estas células en el continuo desarrollo humano.
«Sabíamos que las células musculares que estábamos produciendo en el laboratorio no eran tan funcionales como las células completamente maduras». células madre musculares encontradas en humanos», dijo Haibin Xi, primer autor del nuevo artículo y científico asistente del proyecto en el laboratorio de Pyle. «Así que nos dispusimos a generar este mapa como una referencia que nuestro laboratorio y otros puedan usar para comparar las firmas genéticas de las células que estamos creando con las del tejido muscular esquelético humano real».
Para crear esto Como recurso, el grupo recopiló datos muy específicos sobre dos grupos diferentes de células del músculo esquelético: las del cuerpo humano, que van desde la quinta semana de desarrollo embrionario hasta la mediana edad, y las derivadas de células madre pluripotentes humanas que los investigadores generaron en el laboratorio. Luego compararon las firmas genéticas de las células de ambas fuentes.
El grupo obtuvo 21 muestras de tejido muscular esquelético humano de sus colaboradores de UCLA y de colegas de la Universidad del Sur de California y la Universidad de Tbingen en Alemania. Para las células musculares derivadas de células madre pluripotentes, el grupo evaluó las células creadas usando su propio método único y los métodos de varios otros grupos.
El laboratorio de Pyle colaboró con el laboratorio de Kathrin Plath, profesora de UCLA de química biológica y miembro del Broad Stem Cell Research Center, para llevar a cabo la secuenciación de ARN de una sola célula basada en gotitas de alto rendimiento de todas las muestras. Esta tecnología permite a los investigadores identificar las redes de genes presentes en una sola célula y puede procesar miles de células al mismo tiempo. Aprovechando el poder de esta tecnología y la experiencia en bioinformática del laboratorio Plath, el grupo identificó las firmas genéticas de varios tipos de células de tejidos humanos y células madre pluripotentes.
A continuación, desarrollaron métodos computacionales para centrarse en los progenitores musculares y las células madre. células y trazó un mapa de sus redes de genes asociados con cada etapa de desarrollo. Esto permitió al grupo unir las firmas genéticas encontradas en las células musculares derivadas de células madre pluripotentes con sus ubicaciones correspondientes en el mapa del desarrollo muscular humano.
El grupo encontró que las células musculares derivadas de células madre pluripotentes producían por todos los métodos que probaron, se parecían a las células progenitoras musculares en un estado de desarrollo temprano y no se alinearon con las células madre musculares adultas.
Además de precisar la verdadera madurez de las células producidas en el laboratorio, este análisis también proporcionó detalles sobre los otros tipos de células presentes en el tejido del músculo esquelético a lo largo del desarrollo y en poblaciones derivadas de células madre pluripotentes humanas. Estas células podrían desempeñar un papel esencial en la maduración de las células musculares y podrían ser fundamentales para mejorar los métodos para generar y respaldar las células madre musculares en una placa.
«Descubrimos que algunos métodos para generar células musculares en una placa también producir tipos de células únicos que probablemente apoyen a las células musculares», dijo Pyle, quien también es miembro del Centro Oncológico Integral Jonsson de la UCLA. «Y ahora nuestras preguntas son, ¿qué están haciendo estas células? ¿Podrían ser la clave para producir y mantener células madre musculares maduras y funcionales en una placa?»
En el futuro, Pyle y sus colegas se centrarán en aprovechar este nuevo recurso para desarrollar mejores métodos para generar células madre musculares a partir de células madre pluripotentes humanas en el laboratorio. Ella espera que al centrarse en las redes de expresión génica asociadas a las células madre y los tipos de células de apoyo que identificaron, puedan producir células madre musculares de alta potencia que puedan ser útiles para futuras terapias regenerativas.
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Los investigadores convierten las células madre en somitas, precursores del músculo esquelético, el cartílago y el hueso. Más información: Haibin Xi et al, A Human Skeletal Muscle Atlas Identifies the Trayctories of Stem and Células progenitoras a lo largo del desarrollo y de células madre pluripotentes humanas, Cell Stem Cell (2020). DOI: 10.1016/j.stem.2020.04.017 Información de la revista: Cell Stem Cell
Proporcionado por la Universidad de California, Los Ángeles Cita: Los científicos crean la primera hoja de ruta de desarrollo del músculo esquelético humano (11 de mayo de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-scientists-roadmap-human-skeletal-muscle.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.