Nuova speranza per le malattie legate ai muscoli? / New Hope for Muscle-Related Diseases?

Nuova speranza per le malattie legate ai muscoli? / New Hope for Muscle-Related Diseases?

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Cellule muscolari liscie / Smooth muscle cells.

I ricercatori che in precedenza avevano sviluppato una ricetta per trasformare le cellule della pelle in cellule primitive, simili a muscoli, che possono essere mantenute indefinitamente in laboratorio senza perdere il potenziale per diventare muscoli maturi, hanno ora scoperto come funziona questa ricetta e quali cambiamenti molecolari innesca all'interno delle cellule.

La ricerca, condotta dagli scienziati della Harvard Medical School presso il Massachusetts General Hospital e pubblicata su  Genes & Development , potrebbe consentire ai medici di generare cellule muscolari abbinate al paziente per aiutare a trattare le lesioni muscolari, la degenerazione muscolare legata all'invecchiamento o condizioni come la distrofia muscolare.

È noto che l'espressione di un gene regolatore muscolare chiamato  MyoD  è sufficiente per convertire direttamente le cellule della pelle in cellule muscolari mature; tuttavia, le cellule muscolari mature non si dividono e si auto-rinnovano, e quindi non possono essere propagate per scopi clinici.

“Per ovviare a questa mancanza, diversi anni fa abbiamo sviluppato un sistema per convertire le cellule della pelle in cellule staminali muscolari auto-rinnovanti che abbiamo coniato cellule progenitrici miogeniche indotte, o iMPC. Il nostro sistema utilizza  MyoD  in combinazione con tre sostanze chimiche che abbiamo precedentemente identificato come facilitatori della plasticità cellulare in altri contesti", ha spiegato l'autore senior Konrad Hochedlinger , professore di genetica presso HMS e ricercatore principale presso il Center for Regenerative Medicine di MGH.

In questo ultimo studio, Hochedlinger ed i suoi colleghi hanno scoperto i dettagli dietro a come questa combinazione converte le cellule della pelle in iMPC.

Hanno scoperto che mentre l' espressione di MyoD da sola fa sì che le cellule della pelle assumano l'identità delle cellule muscolari mature, l'aggiunta delle tre sostanze chimiche fa sì che le cellule della pelle acquisiscano invece uno stato più primitivo simile alle cellule staminali.

È importante sottolineare che le iMPC sono molecolarmente molto simili alle cellule staminali del tessuto muscolare e le cellule muscolari derivate da iMPC sono più stabili e mature delle cellule muscolari prodotte con la sola espressione di MyoD.

"Meccanicisticamente, abbiamo dimostrato che  MyoD  e le sostanze chimiche aiutano nella rimozione di alcuni segni sul DNA chiamati metilazione del DNA", ha affermato l'autore principale Masaki Yagi , ricercatore presso Mass General.

"La metilazione del DNA mantiene in genere l'identità delle cellule specializzate ed abbiamo dimostrato che la sua rimozione è la chiave per acquisire un'identità di cellule staminali muscolari", ha detto Yagi.

Hochedlinger ha osservato che i risultati potrebbero essere applicabili ad altri tipi di tessuto oltre ai muscoli che coinvolgono diversi geni regolatori.

La combinazione dell'espressione di questi geni con le tre sostanze chimiche utilizzate in questo studio potrebbe aiutare i ricercatori a generare diversi tipi di cellule staminali che assomigliano molto a una varietà di tessuti del corpo. 

ENGLISH

Investigators who previously developed a recipe for turning skin cells into primitive, musclelike cells that can be maintained indefinitely in the lab without losing the potential to become mature muscle have now uncovered how this recipe works and what molecular changes it triggers within cells.

The research, led by Harvard Medical School scientists at Massachusetts General Hospital and published in Genes & Development, could allow clinicians to generate patient-matched muscle cells to help treat muscle injuries, aging-related muscle degeneration, or conditions such as muscular dystrophy.

It’s known that expression of a muscle regulatory gene called MyoD is sufficient to directly convert skin cells into mature muscle cells; however, mature muscle cells do not divide and self-renew, and therefore they cannot be propagated for clinical purposes.

“To address this shortcoming, we developed a system several years ago to convert skin cells into self-renewing muscle stemlike cells we coined induced myogenic progenitor cells, or iMPCs. Our system uses MyoD in combination with three chemicals we previously identified as facilitators of cell plasticity in other contexts,” explained senior author Konrad Hochedlinger, a professor of genetics at HMS and a principal investigator at the Center for Regenerative Medicine at MGH.

In this latest study, Hochedlinger and his colleagues uncovered the details behind how this combination converts skin cells into iMPCs.

They found that while MyoD expression alone causes skin cells to take on the identity of mature muscle cells, adding the three chemicals causes the skin cells to instead acquire a more primitive stem cell-like state.

Importantly, iMPCs are molecularly highly similar to muscle tissue stem cells, and muscle cells derived from iMPCs are more stable and mature than muscle cells produced with MyoD expression alone.

“Mechanistically, we showed that MyoD and the chemicals aid in the removal of certain marks on DNA called DNA methylation,” said lead author Masaki Yagi, a research fellow at Mass General.

“DNA methylation typically maintains the identity of specialized cells, and we showed that its removal is key for acquiring a muscle stem cell identity,” Yagi said.

Hochedlinger noted that the findings may be applicable to other tissue types besides muscle that involve different regulatory genes.

Combining the expression of these genes with the three chemicals used in this study could help researchers generate different stem cell types that closely resemble a variety of tissues in the body. 

Da:

https://hms.harvard.edu/news/new-hope-muscle-related-diseases