Cell Stem Cell：首张人类骨骼肌发育的路线图

　　

近日，加州大学洛杉矶分校（UCLA）的研究人员确定了骨骼肌组织中存在的各种细胞类型，并绘制了首张人类骨骼肌发育的路线图。这项成果于本周发表在《Cell Stem Cell》杂志上。

研究小组重点研究了在出生前有助于肌肉形成的肌肉祖细胞，以及在出生后参与肌肉形成和损伤修复的肌肉干细胞。他们绘制了细胞的基因网络如何随细胞的成熟而变化，也就是说哪些基因是活跃的，哪些是不活跃的。

这篇论文的资深作者April Pyle解释说：“衰老或疾病引起的肌肉损失往往是由肌肉干细胞功能失调造成的。这张图确定了整个发育过程中肌肉祖细胞和肌肉干细胞的精确基因网络，有望帮助人们在实验室中生成这些细胞，从而治疗肌肉相关的疾病。”

Pyle实验室以及其他许多实验室的研究人员都已经具备了从人类多能干细胞产生骨骼肌细胞的能力。不过，直到现在，他们还无法确定这些细胞在人类发育中所处的位置。

这篇论文的第一作者Haibin Xi表示：“我们发现，在实验室中产生的肌肉细胞不像人体内完全成熟的肌肉干细胞那样起作用。因此，我们着手生成这张图，方便研究人员比较实验室中创建的细胞与真正的骨骼肌细胞的遗传特征。”

研究人员获得21份人体骨骼肌组织样本（从胚胎发育的第五周一直到中年），并利用多种方法从人类多能干细胞中产生骨骼肌细胞。之后，他们比较了两种来源的细胞的遗传特征。

他们对所有样本开展了基于液滴的单细胞RNA测序（scRNA-seq）。这项技术能同时处理数千个细胞，并确定单个细胞中存在的基因网络。通过后续数据分析，他们确定了来自人体组织和多能干细胞的各种细胞的遗传标志物。

接着，他们绘制出与每个发育阶段相对应的基因网络。这将帮助他们找到多能干细胞来源的肌肉细胞在发育图中的对应位置。他们发现，各种实验室方法产生的肌肉细胞都类似于早期发育阶段的肌肉祖细胞，而不是成年的肌肉干细胞。

除了确定实验室产生细胞的真正成熟度外，研究人员还分析了骨骼肌组织发育过程中以及多能干细胞分化过程中存在的其他细胞类型。这些细胞可能在肌肉细胞的成熟中扮演着重要角色，也许能帮助研究人员在实验室中生成肌肉干细胞。

展望未来，Pyle及其同事希望利用这一资源开发出更好的方法，在实验室中生成肌肉干细胞，应用于未来的再生疗法。（生物通 薄荷）

原文检索

Haibin Xi et al, A Human Skeletal Muscle Atlas Identifies the Trajectories of Stem and Progenitor Cells across Development and from Human Pluripotent Stem Cells, Cell Stem Cell (2020). DOI: 10.1016/j.stem.2020.04.017