▲新肌肉纤维横截面的染色。红色标记肌肉细胞，绿色标记接受神经元信号的受体，蓝色标记细胞核。
2015年，美国杜克大学(Duke University)的研究人员利用肌肉活检获得的细胞培养出了第一个有功能的人肌肉组织。在一篇发表于今年1月9日《自然通讯》的文章中，生物医学工程师用诱导多能干细胞中培养出了第一个有功能的人类骨骼肌组织。
在最近的这项研究中，研究人员将成体非肌肉组织，如皮肤和血细胞，诱导重编程为多能干细胞。在这些多能干细胞增殖的同时用被称为Pax7的分子诱导细胞开始向肌肉转变。随着细胞的分裂繁殖，他们变得和成人的肌肉干细胞非常类似，虽然以前的研究实现了这一壮举，但是没人能够把这些中间细胞变成具有功能的骨骼肌肉。
该研究的第一作者、Bursac实验室的博士后Lingjun Rao介绍说:“我们取得突破的原因是独特的细胞培养条件和3D基质，这使得细胞能够比通常使用的二维培养方法增殖更快、体外培养时间更长。”
经过2-4周的3D培养，产生的肌肉细胞形成肌肉纤维，并像原生肌肉组织一样对外部刺激产生反应，比如电脉冲和模仿神经输入的生化信号。研究人员将新生长出来的肌肉纤维植入成年鼠体内，移植的肌肉纤维在鼠体内至少存活了3周，并通过血管化逐渐融入到原生组织中。
然而，由此产生的肌肉并不像原生肌肉组织那样强壮，也不如先前从肌肉活检中培养出来的肌肉。尽管如此，研究人员表示，这种肌肉仍然具有巨大的应用潜力。
多能干细胞衍生的肌肉纤维形成了“卫星样细胞”储层，这种细胞类似于肌原祖细胞，理论上可以由单个细胞生长为一整块肌肉，是正常成人肌肉损伤修复所必需的。相比于活检法，干细胞法也能从较少的起始细胞中培养出更大量的细胞。这两种优势都表明了这种新方法可用于再生疗法，以及为未来基础研究和精准医疗制造罕见疾病模型的可能性。
这项技术还有望与基因疗法结合在一起。理论上，研究人员可以在来源于病人的诱导多能干细胞中修复遗传缺陷，然后再培养出一小块完全健康的肌肉。虽然这不能治愈或取代整个身体的病变肌肉，但它可以与更广泛的靶向基因疗法结合使用，或治疗更局部的问题。
研究人员现在正在改进他们的技术，以培养更强壮的肌肉，并开始研究罕见肌肉疾病的新模型。
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编译：谷氨酸 审稿：西莫 编辑：张梦
