8周握力提高35%！日本京都大学最新力证：iPSC可促进肌肉萎缩症恢复再生

皮肤下的肌肉可能是最为神奇的人体引擎。

它支持着我们走路、跑跳，甚至攀登上陡峭的山峰。也正是这600余块肌肉的紧密合作，我们的日常行动才得以为继。

然而有这么一群人，从出生就被剥夺了行动的权利，他们患上了一种叫“Ullrich型先天性肌肉萎缩症（UCMD）”的罕见病，是由人体编码胶原蛋白Ⅵ（包括COL6A1，COL6A2和COL6A3）发生基因突变所导致的。

患儿从小就会出现肌无力，无法独立行走等问题，待到年龄渐长，他们还得依靠呼吸机维持夜间呼吸，否则极易因呼吸衰竭而死亡。

更令人绝望的是，作为最严重的COL6相关肌病，医学界对此也束手无策，难道只有眼睁睁地看着疾病愈演愈烈吗？

11月23日，国际期刊《Frontiers in Cell and Developmental Biology》（影响因子：6.684）给出了新答案。

△ 研究发现：干细胞促进患有罕见肌肉疾病的小鼠肌肉恢复再生

来自日本京都大学iPS细胞研究与应用中心（CiRA）的研究者[1]发现：通过iPSC衍生的间充质干细胞（iMSC），可以系统性地恢复胶原蛋白VI合成，帮助UCMD小鼠肌肉再生。这一结果为有UCMD患儿的家庭点燃了希望。

近年炙手可热的iPSC细胞技术相信大家都有所耳闻。

这项被誉为“改变世界的伟大技术”，意味着研究人员可以用机体的多种不同来源的细胞进行重新编码，将它们转化为具有万能分化性的诱导多能干细胞（iPSC），进而分化成干细胞、神经细胞、或者是其他需要再生的细胞。

△iPSC技术正在改变世界。它能量产血小板（左图上），支持3D打印心脏（右图上）再生毛囊干细胞（左图下），定向分化成T细胞（右图下）

此项UCMD实验中选用的便是iPSC技术衍生的间充质干细胞（iMSC）。

可能有人会疑问：为何不直接提取自身骨骼肌中的MSCs，反而要经iPSC技术“曲线救国”呢？

对此，该研究的Aya Harada博士是这样考虑的：“虽然源自其他组织的MSCs理论上也能产生胶原VI，但运用iPSC可以制备大量具有均匀质量的细胞用于移植。”简而言之，iPSC衍生细胞在“量产”上更具优势。

而在动物模型选择上，基于前人经验，研究者选择了在敲除Col6a1基因、获得NSG (NOD酸γ)背景后杂交获得的Col6a1KO/NSG小鼠。这些小鼠都被安排了腹腔注射5x10⁶iMSCs。部分小鼠还在第4周进行了i.p.加强移植（23G 1ml注射器注射5 × 10⁶个iMSCs ）。

待到第8周进行数据统计时，研究者重点观测了这些被安排i.p.移植小鼠，追踪指标为胶原蛋白VI的挽救面积、肌肉的再生情况，同时也对线粒体形态和细胞凋亡情况，肌肉功能进行了检测，结果发现：

△iMSC移植小鼠在8周时旋转及握力功能均得到改善

但实验并未到此为止，为了确认iPSC衍生iMSC的安全性，在接下来的20周研究者依旧保持着观察，而直至实验结束，小鼠并未出现不良反应或致瘤事件。

综上所述，iPSC技术具有治疗UCMD的潜力。

在这项研究中，iPSC技术之所以能够起效，关键还在于iPSC的全能分化性与抑制细胞凋亡的特性。

UCMD发病机制是由于编码胶原蛋白Ⅵ（COL6A1-3）上的基因发生突变，继而对胶原蛋白VI的合成、组装、分泌等产生影响。也就是说，在UCMD中，胶原蛋白VI是关键物质。

得益于iPSC细胞的全能分化特性，这群经iPSC衍生的iMSC几乎保持了和骨骼肌原始MSC相似的基因及蛋白表达水平，同样能发挥修复再生体内组织的功能。我们在随后的实验中也能看到，iMSC展现了长时间分泌胶原VI的能力，以增强胶原VI恢复部位的肌肉再生。

△Hidetoshi Sakurai实验室展示了iPS细胞如何补充胶原VI以再生患有Ullrich先天性肌肉萎缩症的小鼠的肌肉。图片来源：京都大学

而在实验中，UCMD小鼠的线粒体还呈现出异常状态，也由此加速了肌肉细胞的凋亡，这种情况在移植iMSC后得到了改善，这里就要说到干细胞的旁分泌特性了。

△未移植Col6KO/NSG小鼠8周四头肌的电子显微照片（A）箭头处为线粒体异常，移植iMSC小鼠线粒体（B）异常极少

大量实验证实：干细胞可以分泌各类生长因子、细胞因子，如血管内皮生长因子（VEGF），肝细胞生长因子（HGF），胰岛素样生长因子等，这些因子都能参与调节细胞微环境，防止肌肉细胞提前凋亡。

前文我们就提到过，肌肉萎缩其实是一系列不同病因而导致肌肉力量减退的疾病，所涉病种十分广泛，除了上述提到的UCMD，还有进行性肌肉萎缩症，脊髓性肌萎缩等，而干细胞在它们的应用治疗上也均有建树。

脊髓型肌萎缩是一种由脊髓前角运动神经元变性导致的肌无力、肌萎缩的疾病，主要是由SMN1基因突变导致，患者主要表现为进行性、对称性四肢和躯干肌无力，萎缩，重症患儿常死于呼吸衰竭。

那干细胞疗法可以治疗吗？2012年《Science Translational Medicine》（影响因子：17.956）发表一项研究[2]，意大利的科学家们从SMA患者的皮肤成纤维细胞产生并经遗传矫正的iPSC细胞用于自体细胞疗法，他们在小鼠模型中成功控制住了疾病的进展。

△经基因校正的 SMA-iPSCs 在分化为运动神经元后可能为 SMA 的治疗性移植提供运动神经元的来源

研究者之一的米兰大学Stefania Corti表示：“理想的脊髓性肌萎缩治疗方法将是一种组合治疗策略，用分子治疗解决遗传缺陷，用细胞移植补充性地应对疾病病症。”

这个疾病案例发生在中国，CCTV-1《人口》栏目曾报道过一对患有”进行性肌肉萎缩症”的双胞胎兄弟[3]。这种肌肉萎缩也是由于基因缺陷导致的，基本无药可医。

还好母亲蔡丽萍并没有放弃希望，她偶然在电视中看到有医院正通过干细胞移植治疗疾病，就与院方取得了联系。

在经过从孩子体内抽取一定数量的骨髓干细胞，进行细胞分离，培养和诱导分化后，这些被寄予厚望的干细胞被移植回孩子体内。

结果手术非常顺利，在20天之后，双胞胎中的彬彬就可以靠墙站住，而在接下来的2年间，经过4次干细胞移植手术，两个孩子已经能走路。

△兄弟两正在接受康复训练，这将是一个漫长而充满希望的过程

干细胞这项新技术的应用让他们的症状得到缓解与好转，改善了患者的生活质量。

随着全球范围内相关研究的不断深入，干细胞已经在多种会导致肌肉萎缩症的疾病临床中展现了其威力，随着这些“不治之症”被逐渐攻克，让罹患肌肉萎缩症的病患重新站起来，过上正常人的生活，将不再是梦想。