California Üniversitesi, Irvine (UCI) araştırmacıları, kas rejenerasyonu sırasında ifade edilen ve kas onarımı için kritik olan bir geni tanımladı. İnsan iskelet kaslarındaki bu önemli gen, insan kas kök hücrelerini nakledildikten sonra destekleyebilen bir kas lifi alt kümesinde bulundu.
İskelet kası, en çok yenilenen organ sistemlerinden biri olmasına rağmen, klinik olarak karşımıza çıkan 400'den fazla kronik kas rahatsızlığı ve yaralanması için rejenerasyonu iyileştirmek gerekiyor. Bu durum, rotator manşet yaralanmaları gibi durumları ve Duchenne Musküler Distrofi (DMD) veya doğuştan kas distrofileri gibi bazı kas rahatsızlıklarını içeriyor.
UCI Tıp Fakültesi Fizyoloji ve Biyofizik Bölümü'nde yardımcı doçent olan Michael H. Hicks, çalışmanın eş-yazarıdır. Ayrıca, UCLA Mikrobiyoloji, İmmünoloji ve Moleküler Genetik Bölümü'nde profesör olan April D. Pyle da bu çalışmanın eş-yazarlarındandır.
Çalışma, "İnsan iskelet kaslarının rejenerasyonu, PAX7 hücrelerini desteklemek için canlıda yeni bir niş oluşturuyor" başlıklı bir makale olarak Kasım ayında Nature Cell Biology dergisinde yayınlandı.
"Keşfimizle birlikte, 'kas laboratuvarı' geliştirme çalışmaları gerçeğe bir adım daha yaklaşıyor. Yıllardır üzerinde araştırma yapıyoruz ve bu hastalıkların tedavisi ve kas yaralanmaları için getireceği etkiler muazzam" diyen Hicks, sözlerini şöyle sürdürdü.
Kaslarımız, bir yaralanmayla karşılaştığında doğal olarak kendini iyi bir şekilde onarır. Ancak ciddi yaralanmalarda ve genetik kas hastalıklarında, kaslar yeni dokuların yenilenme taleplerini karşılayamaz hale gelir. Araştırmacılar, bu duruma bir çözüm olarak, laboratuvarda hücreleri alıp sağlıklı bir insan vücudunun kası nasıl onardığını taklit etmektir. Laboratuvarda üretilen yeni kaslar, yorgun kas dokusundan daha iyi kök hücreleri destekleyebilir.
Hicks laboratuvarının tedavi etmeyi umduğu bozukluklardan biri, rotator manşet kaslarında yırtıklardır ve bu durum 65 yaşın üzerindeki insanların %30'unu etkiler.
Rotator manşet kaslarının ve tendonun zarar görmesi, hareket kaybına, uzun süreli hastanede kalma gereksinimine ve sağlık uzmanlarına artan bağımlılığa neden olur. Rotator manşet tendonunu kemiğe cerrahi olarak bağladıktan sonra bile, kas genellikle yenilenemez veya yetersiz şekilde yenilenir, bu da fonksiyonun azalmasına yol açar.
Hicks, ayrıca UCI Anti-Kanser Meydan Okuması tarafından finanse edildi ve kanserli hastaların radyasyon terapisi sonrası kas yeniden yapılanması için yaklaşımını kullanmayı planlıyor.
"Hücreler radyoterapötik kanser tedavisi sırasında önemli dozlarda radyasyona maruz kalır" diyen Hicks, sözlerini şöyle sürdürdü: "İyonlaştırıcı radyasyonun kullanımı, kas kök hücrelerini zarar görmeye ve kas kütlesinin kullanılmaması veya yaşlanma süresince geri kazanımını sınırlamaya potansiyel olarak sahiptir."
Kas kök hücreleri, bir kişinin yaşamı boyunca kendi kendini yenileme ve farklılaşma dengesini düzenleyen anatomik olarak belirlenmiş özel bölmelerde desteklenir. Yeni kök hücre bölgeleri kurabilmek, nakledilen kas kök hücrelerinin yeni kas lifleri oluşturmasını ve gelecekteki yaralanmalara yanıt verebilmek adına kök hücre havuzunu koruması için hayati önem taşır.
Araştırmacılar, nakledilen insan kas kök hücrelerinin transplantasyon sonrası oluşturduğu rejeneratif insan miyofiberlerinin, nakledilen insan hücrelerinden köken alan nişlerin önemli bir kaynağı olduğunu gösterdiler. Bu durum daha önce göz ardı edilmişti.
"Pyle,"Regeneratif kas liflerinin bu alt kümesi, nakledilen kas progenitör hücrelerini 50 kat daha iyi destekleme yeteneği gösterdi" dedi. "Normal şartlarda veya hastalık durumlarında miyofiberlerin daha fazla rejeneratif hale getirilip getirilemeyeceğini belirlemek ilginç olabilir ve kasların geniş bir yelpazede hastalıklara daha az duyarlı olmasını sağlayabilir."
Araştırmacılar, nakledilen kas progenitör hücrelerinin, ACTC1 adı verilen bir benzersiz gen üzerinden kas liflerinin alt kümesiyle etkileşimini yeni bir teknoloji olan mekânsal RNA dizileme kullanarak daha ayrıntılı bir şekilde karakterize ettiler. UCI Genom Araştırma ve Teknoloji Merkezi tarafından yakın zamanda elde edilen ekipman, hücre tiplerinin yan yana doğrudan segmentasyonunu gerçekleştirme ve bu hücre tiplerinden RNA bilgisi elde etme konusunda güçlü bir yeteneğe sahip.
"Çalışmada, nakledilen insan progenitör hücrelerinin ve miyofiberlerin nasıl iletişim kurduğunu belirlemek için yüksek boyutlu bir mekânsal analiz platformu oluşturduk" diyen çalışmada yer alan UCI lisansüstü öğrencisi Ben Clock da katkıda bulundu.
Gelecekte, ekip, yeniden kazanılan kas fonksiyonunu değerlendirmeyi, özellikle de yeni oluşan insan kaslarının nakledilen hücrelere motor kontrolünü geri kazandırma yeteneğini değerlendirmeyi planlıyor.
UCI Tıp Fakültesi'nde Hicks laboratuvarı, temel ve translasyonel (uygulamalı) alanlarda ilerlemeyi hedefliyor. Laboratuvarda bu kas kök hücrelerinin üretilme yeteneği şu anda ABD, Avrupa ve Japonya'da patent incelemesinde. Hicks ve Pyle ayrıca, hastalar için kas kök hücrelerini çevirme konusunda bir şirket kurma planları yapıyorlar.
Hicks ve Pyle'ın 2017 yılındaki önceki bir çalışmasında, laboratuvarda gen düzenlemesi ile iskelet kaslarını oluşturma ve onarma konusunda önemli adımlar atıldı. Ancak bugüne kadar, laboratuvarda yetiştirilen hücrelerden nakledilen insan kas progenitörlerinin tutulması zorluğu kanıtlanmıştır.
Bu çalışmanın sonuçları, kas progenitör hücrelerindeki birkaç temel reseptör ve ligand adayını tanımladı, ancak bu adayların kas rejenerasyonunu iyileştirmek için terapötik hedefler olarak kullanılmadan önce doğrulanmaları gerekecek.
Çalışma, Kas Distrofisi Derneği, NIH Ulusal Romatizma ve Kas-iskelet ve Deri Hastalıkları Enstitüsü (NAIMS), UCI Klinik ve Translasyonel Bilimler Enstitüsü ve California Yeniden Oluşturucu Tıp Enstitüsü tarafından finanse edildi.
Bu içerik DMD DAYANIŞMA PLATFORMU tarafndan Nature Cell Biology Dergisi kasım sayısından yararlanılarak hazırlanmıştır.