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Lo studio scopre un sottotipo precedentemente sconosciuto delle cellule staminali del muscolo

Gli scienziati hanno scoperto un nuovo sottotipo delle cellule staminali del muscolo. Queste celle hanno la capacità di costruire e rigenerare i nuovi muscoli, rendenti loro gli obiettivi interessanti per lo sviluppo delle terapie geniche.

Chiunque che scali i 285 punti alla piattaforma di visualizzazione del Siegessäule di Berlino, o la colonna di vittoria, probabilmente avrà parecchi muscoli della ferita il giorno successivo. Le attività fuori del comune quali i lotti rampicanti dei punti o persino l'esercizio normale possono mettere lo sforzo significativo sui muscoli. Tali attività causano gli strappi minuscoli nelle fibre di muscolo, che l'organismo poi ripara da sè.

Anche quando le lesioni accadono, i muscoli attivano un programma endogeno di rigenerazione: Un'offerta della riserva delle cellule staminali di muscolo, conosciuta come le celle satelliti, risiede intorno alle fibre di muscolo ed è essenziale per la riparazione delle celle di muscolo nocive. Queste celle satelliti producono le nuove fibre di muscolo in un trattamento che provoca la rigenerazione del muscolo. La gente mantiene bene questa abilità nella vecchiaia. I ricercatori sono particolarmente interessati in queste celle poiché potrebbero fornire agli obiettivi per i nuovi approcci terapeutici per la gente le malattie del muscolo.

Una proteina sopravvalutata

I ricercatori precedentemente hanno supposto che una determinata proteina - il fattore di trascrizione PAX7 - giochi un ruolo chiave nella rigenerazione del muscolo. “Le celle da cui i nuovi muscoli risultano hanno potenziale enorme affinchè le terapie geniche di sviluppo trattino l'atrofia del muscolo. E PAX7 realmente è considerato i beni caratteristici delle celle satelliti muscolo costruzione,„ dice prof. Simone Spuler. Lo scienziato ed il medico è una guida del gruppo di ricerca al centro di ricerca sperimentale e clinico (ECRC), un'istituzione unita del centro massimo di Delbrück per medicina molecolare nell'associazione di Helmholtz (MDC) e Charité - Universitätsmedizin Berlino e teste il gruppo di Myology al MDC. Il suo gruppo ora ha riferito nelle comunicazioni della natura del giornale che è possibile che i muscoli da svilupparsi e rigenerare senza PAX7. Lo studio ha caratterizzato un sottotipo precedentemente sconosciuto delle celle satelliti che potrebbero giocare uno sviluppo importante di ruolo in futuro delle terapie geniche dalle cellule staminali di muscolo.

“I risultati certamente sorprenderanno molti ricercatori nel campo,„ dice il Dott. Andreas Marg, uno scienziato senior nel laboratorio di Spuler e l'autore principale dello studio. Egli stesso inizialmente è stato guidato dal presupposto che il fattore di trascrizione era cruciale per la crescita del muscolo. “Precedentemente ho messo a fuoco la mia ricerca sulle celle di PAX7-positive. I nostri risultati piombo noi giù un nuovo percorso.„

Nuovi muscoli malgrado una mutazione

Il gruppo di ricerca deve la scoperta ad una ragazza: Lavin ha sofferto da un modulo genetico della distrofia muscolare dalla nascita ed è il protagonista nello studio. Lavin ha tutti i muscoli di una persona in buona salute, ma ciascuno dei suoi muscoli è molto piccolo. La muscolatura lungo la sua spina dorsale è influenzata specialmente dalla malattia. Le armi ed i cosciotti di Lavin sono forti, ma soffre i problemi respiranti ed incontra difficoltà piegare in avanti e tenerla per dirigersi.

L'analisi del gene indica che il gene per PAX7 è danneggiato in Lavin; le sue celle non possono produrre questa proteina. L'ospedale universitario Monaco di Baviera ha scoperto nel 2017 questo. Subito dopo, Spuler e Marg hanno imparato di questa mutazione estremamente rara - una che non era stata descritta già. Lavin ha viaggiato con i suoi genitori alla città universitaria di Berlino-Buch, in cui gli scienziati hanno prelevato un campione del suo tessuto del muscolo. Marg ha seguito una nuova procedura per filtrare le celle satelliti di Lavin e poi le ha impiantate in mouse. Ha osservato che le nuove fibre di muscolo si sono sviluppate nei mouse dalle celle di Lavin - malgrado l'assenza di PAX7.

Spuler presume che PAX7 non sia ugualmente importante per ogni cella. Ciò spiegherebbe perché Lavin può camminare relativamente bene e scalare, ma ha appena tutta la resistenza nel suo diaframma, che causa i problemi respiranti.

Potremmo forse sviluppare una terapia genica per Lavin che per mezzo dello strumento gene-modificante CRISPR-Cas9. Tuttavia, per riparare il gene difettoso, CRISPR-Cas9 dovrebbe specificamente mirare alle celle della muscolatura assiale e quello non è ancora possibile.„

Prof. Simone Spuler

Ma il laboratorio di Spuler sta funzionando intensivamente per capire come riparare i geni difettosi in celle di muscolo. Per Lavin e la sua famiglia, questa ricerca offre un piccolo barlume di speranza che una terapia adatta sarà trovata.

Un nuovo sottotipo delle cellule staminali del muscolo

Marg e Spuler hanno collaborato sullo studio con molti colleghi al MDC e con gli scienziati dalle istituzioni all'estero. Il gruppo di ricerca di prof. Nikolaus Rajewsky all'istituto di Berlino per biologia di Medical Systems (BIMSB) ha paragonato le celle di Lavin a quelle donate dalla gente in buona salute. L'analisi unicellulare, che esamina determinato l'attività di ogni cella, ha rivelato una popolazione precedentemente sconosciuta delle cellule. In intorno 20 per cento dei donatori, la maggior parte delle celle satelliti attivate egualmente non produce alcun PAX7, anche se le informazioni genetiche sono presenti nelle celle. Il gruppo invece ha scoperto il qualcos'altro in quelle celle in cui il fattore di trascrizione mancava: CLEC14A, una proteina che è trovata in molte celle del vaso sanguigno. Questa proteina stessa altamente è stata espressa in cellule staminali del muscolo di Lavin.

Il nuovo studio descrive un sottotipo precedentemente sconosciuto delle celle satelliti. In primo luogo, i ricercatori hanno identificato queste celle nel posto adatto della cellula staminale, che è dove le celle satelliti risiedono. In secondo luogo, PAX7 non è assente in queste celle. In terzo luogo, altre proteine caratteristiche quale CLEC14A sono presenti invece. E quarto, le nuove fibre di muscolo possono essere derivate da questa popolazione delle cellule.

Finora, soltanto le celle con PAX7 sono state considerate come obiettivi per la ricerca di terapia genica che fa partecipare le celle satelliti. Il nuovo studio indica che il sottotipo scoperto dovrebbe anche svolgere un ruolo nello sviluppo terapeutico.

Source:
Journal reference:

Marg, A., et al. (2019) Human muscle-derived CLEC14A-positive cells regenerate muscle independent of PAX7. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-019-13650-z.