Starke Kurswechsel für muskelforschung

Wer klettert die 285 Stufen auf die Aussichtsplattform des Berliner Siegessäule oder die Siegessäule, wahrscheinlich haben schon einige Muskelkater am nächsten Tag. Out-of-the-gewöhnliche Aktivitäten wie klettern viele Schritte oder auch normale übung kann eine erhebliche Belastung für die Muskeln. Solche Aktivitäten bewirken, dass winzige Risse in den Muskelfasern, die der Körper dann repariert auf eigene.

Selbst wenn Verletzungen auftreten, die die Muskeln aktivieren eines endogenen regeneration Programm: Eine reserve-Versorgung von Muskel-Stammzellen, bekannt als Satelliten-Zellen, befinden sich rund um den Muskel-Fasern und sind unerlässlich für die Reparatur beschädigter Muskelzellen. Diese Sat-Zellen produzieren neue Muskelfasern in einem Prozess, die Ergebnisse in Muskel-regeneration. Menschen, die behaupten, diese Fähigkeit auch bis ins hohe Alter. Die Forscher sind besonders interessiert in diesen Zellen, da Sie könnten, bieten Angriffspunkte für neue therapeutische Ansätze für Menschen mit Muskel-Erkrankungen.

Einem überbewerteten protein

Die Forscher bisher davon ausgegangen, dass ein bestimmtes protein—der Transkriptionsfaktor PAX7—spielt eine wichtige Rolle in der regeneration der Muskulatur. „Zellen, aus denen neue Muskeln entstehen haben ein enormes Potenzial für die Entwicklung von gen-Therapien zur Behandlung von Muskel-Atrophie. Und PAX7 ist eigentlich als eine charakteristische Eigenschaft von Muskel-Gebäude-Sat-Zellen“, sagt Prof. Simone Spuler.

Der Wissenschaftler und Arzt ist research group leader am Experimental and Clinical Research Center (ECRC), eine gemeinsame Einrichtung des Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC) und der Charité – Universitätsmedizin Berlin und leitet die Myologie-Gruppe am MDC. Ihr team hat nun berichten Sie in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ , dass es möglich ist, dass Muskeln wachsen und regenerieren, ohne PAX7. Die Studie zeichnet sich ein zuvor unbekannter Subtyp von Satelliten-Zellen, die eine wichtige Rolle spielen könnte in Zukunft bei der Entwicklung von gen-Therapien von Muskel-Stammzellen.

„Die Ergebnisse werden sicherlich viele überraschen, Forscher auf dem Gebiet“, sagt Dr. Andreas Marg, leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter in Spuler s Labor und der führende Autor der Studie. Er selbst wurde zunächst geleitet von der Annahme, dass der Transkriptionsfaktor war von entscheidender Bedeutung für Muskel-Wachstum. „Ich habe bisher konzentriert sich meine Forschung auf PAX7-positive Zellen. Unsere Ergebnisse führen uns einen neuen Weg.“

Neue Muskeln trotz einer mutation

Das research-team verdankt die Entdeckung zu einem Jungen Mädchen: Lavin hat, litt an einer genetischen form der Muskeldystrophie seit der Geburt und ist die Hauptfigur in der Studie. Lavin hat alle Muskeln der Mensch gesund ist, aber jeder Ihrer Muskeln ist sehr klein. Die Muskulatur entlang Ihrer Wirbelsäule ist besonders von der Krankheit betroffen. Lavin Arme und Beine sind stark, aber Sie leidet unter Atembeschwerden und Schwierigkeiten hat, nach vorne beugen und halten Ihren Kopf nach oben.

Gen-Analyse zeigt, dass das gen PAX7 beschädigt in Lavin; Ihre Zellen können nicht produzieren dieses protein. Die Uni-Klinik München haben herausgefunden, das im Jahr 2017. Bald danach, Spuler und Marg gelernt, dieses äußerst seltene mutation—eine, die nicht beschrieben worden, vor. Lavin reiste mit Ihren Eltern nach Berlin-Buch campus, wo die Wissenschaftler nahmen eine Kostprobe Ihres Muskel-Gewebe -. Marg verwendet ein neues Verfahren zum herausfiltern von Lavin Satelliten-Zellen und dann implantiert Sie in Mäuse. Er beobachtet, dass neue Muskelfasern wachsen in den Mäusen von Lavin die Zellen—trotz der Abwesenheit von PAX7.

Spuler setzt Voraus, dass PAX7 ist nicht gleich wichtig für jede Zelle. Dies würde erklären, warum Lavin kann Wandern und klettern relativ gut, hat aber kaum Kraft in Ihrer Membran, die bewirkt, dass die Probleme mit der Atmung. „Wir könnten ja vielleicht Entwicklung einer Gentherapie für Lavin mithilfe des CRISPR-Cas9-gen-editing-tool“, sagt Spuler. „Jedoch, in der Reparatur des Defekten Gens, das CRISPR-Cas9 würde konkret auf die Zellen des axialen Muskulatur, und das ist noch nicht möglich.“ Aber Spuler s lab arbeitet intensiv, um herauszufinden, wie zu reparieren defekte Gene in den Muskelzellen. Für Lavin und Ihre Familie, diese Forschung bietet einen kleinen Hoffnungsschimmer, dass eine geeignete Therapie gefunden werden.

Eine neue Unterart von Muskel-Stammzellen

Marg und Spuler arbeitete auf der Studie mit vielen Kolleginnen und Kollegen am MDC und mit Wissenschaftlern aus Institutionen im Ausland. Prof. Nikolaus Rajewsky die Forschungsgruppe am Berliner Institut für Medizinische Systembiologie (BIMSB) im Vergleich Lavin-Zellen mit jenen gespendet, die von gesunden Menschen. Single-cell-Analyse, die sieht an der Tätigkeit von jeder Zelle einzeln, offenbart eine bisher unbekannte Zellpopulation. In rund 20 Prozent der Spender, die Mehrheit der aktivierten Satelliten-Zellen auch produzieren nicht alle PAX7, obwohl die genetische information in den Zellen. Das team stattdessen entdeckte etwas anderes in jenen Zellen, in denen der Transkriptionsfaktor fehlte: CLEC14A, ein protein, das in vielen Blutgefäß-Zellen. Dieses protein sehr hoch war, ausgedrückt in Lavin ist Muskel-Stammzellen.

Die neue Studie beschreibt ein bisher unbekannter Subtyp von Satelliten-Zellen. Erstens, die Forscher identifizierten diese Zellen in der stammzellnische, die ist, wo die Satelliten-Zellen befinden. Zweite, PAX7 ist nicht vorhanden in diesen Zellen. Dritte, andere charakteristische Proteine wie CLEC14A vorhanden sind, statt. Und viertens, neue Muskelfasern abgeleitet werden können aus dieser Zelle Bevölkerung.