生物通报道：来自明尼苏达州大学，Lillehei心脏研究所的研究人员将遗传修复技术，与细胞重编程技术结合在一起，在小鼠模型中获得了能再生出肌肉的干细胞，可以用于治疗杜氏肌营养不良症（DMD）。

这项研究针对DMD等疾病自体细胞为基础的治疗方法，迈进了一大步，研究从原则上证明了将诱导多能干细胞技术和遗传修复技术结合起来，治疗肌营养不良症的可行性，也将为人类肌肉萎缩症患者重编程多能干细胞治疗实验奠定了基础，这项研究公布在Nature Communications杂志上。

为了能对肌肉萎缩症小鼠模型进行有效治疗，明尼苏达大学的研究人员结合了三个突破性的技术。

首先，研究人员将皮肤细胞重编程为了“多能”细胞，也就是能分化成一个有机体中任何成熟细胞类型的细胞。这些皮肤细胞来自dystrophin 和utrophin基因突变小鼠，这种突变会导致小鼠患上严重肌营养不良症，就像人类DMD患者一样，这样就能模拟人体模型提供一个平台。

第二项技术是一种遗传修复方法（genetic correction），是由明尼苏达大学利用“睡美人”转座子开发出来的，转座子是一种能携带有用基因，在人类基因组上跳跃的DNA片断。Lillehei心脏研究所的研究人员利用这种转座子，将一种称为“micro-utrophin”的基因转移到多能干细胞中。

人体内的micro-utrophin就像抗肌萎缩蛋白（dystrophin），能增加肌纤维强度，防止整个身体的肌肉纤维损伤。但这两者之间存在一个关键差异：如何被免疫系统发现的方式，由于肌营养不良症患者体内并不存在抗肌萎缩蛋白，因此抗肌萎缩蛋白会导致患者出现毁灭性的免疫系统反应。

而utrophin在这些患者体内是具有活性和功能的，因此能令其成为免疫系统“看不见”的成分，这种隐蔽性使得micro-utrophin能取代抗肌萎缩蛋白，重塑机体的肌肉纤维。

第三种方法就是将多能干细胞分化成骨骼肌干细胞的方法，这个方法是由这项研究的通讯作者，Rita Perlingeiro博士实验室发展出来的。

Perlingeiro的这项技术主要是通过给多能干细胞短时间内施用一种称为Pax3的肌肉干细胞蛋白，Pax3蛋白能诱导多能细胞，变成肌肉干细胞，并且能成倍增长。之后将这种Pax3诱导肌肉干细胞，移植回多能干细胞来源的肌营养不良症原小鼠。

组合这几种方法，这一平台就能创造了不会被人体免疫系统排斥的生成肌肉的干细胞，据Perlingeiro表示，移植后的细胞在营养不良小鼠表现良好，能产生功能性肌肉，对肌肉纤维损伤作出应答。

“我们很高兴能看到这些新形成的肌纤维表达修复后的标记，包括utrophin，”Perlingeiro说，“然而，接下来移植后一个非常重要的问题，就在于是否这些修复细胞能自我更新，生成新的肌肉干细胞，以及新的肌肉纤维。”

研究人员发现确实发生了自我修复，由此证明细胞移植能令受体小鼠恢复功能性肌肉干细胞。

这一研究从原则上证明了结合诱导多能干细胞技术和遗传修复技术，治疗肌营养不良症的可行性。

“利用修复后的诱导多能干细胞，靶向这个特异性遗传性疾病，证明了有效的恢复功能，”Perlingeiro实验室博士后Antonio Filareto说，“这对于肌肉萎缩症治疗研究，意义重大。”

Perlingeiro也表示，“在人类细胞中发展遗传修复肌营养不良症的方法，并从中证明了这些细胞的有效性，这无论是对于这一研究领域，还是我们实验室，都是具有里程碑意义的成果。目前还需要进行动物模型验证，不过我们希望未来能将这些技术用于人类细胞，在人类患者中进行试验。”

（生物通：张迪）

原文摘要：

An ex vivo gene therapy approach to treat muscular dystrophy using inducible pluripotent stem cells
Duchenne muscular dystrophy is a progressive and incurable neuromuscular disease caused by genetic and biochemical defects of the dystrophin–glycoprotein complex. Here we show the regenerative potential of myogenic progenitors derived from corrected dystrophic induced pluripotent stem cells generated from fibroblasts of mice lacking both dystrophin and utrophin. We correct the phenotype of dystrophic induced pluripotent stem cells using a Sleeping Beauty transposon system carrying the micro-utrophin gene, differentiate these cells into skeletal muscle progenitors and transplant them back into dystrophic mice. Engrafted muscles displayed large numbers of micro-utrophin-positive myofibers, with biochemically restored dystrophin–glycoprotein complex and improved contractile strength. The transplanted cells seed the satellite cell compartment, responded properly to injury and exhibit neuromuscular synapses. We also detect muscle engraftment after systemic delivery of these corrected progenitors. These results represent an important advance towards the future treatment of muscular dystrophies using genetically corrected autologous induced pluripotent stem cells.