点击显示 收起
这期《细胞》的封面。中国漫画作者使徒子结合研究结果进行了创作，“以复古漫画致敬上世纪20年代美国很流行的一则肌肉广告”。图片来源：cell.com
对于身患肌营养不良或其他肌肉萎缩疾病的病人来说，骨骼肌的生长是非常困难的。所幸，根据最近一期《细胞》上的封面报道，波士顿儿童医院干细胞项目的研究者利用斑马鱼筛选出了了能促使干细胞分化成肌肉细胞的化合物。文章的第一作者、来自哈佛医学院的许枞邀请了他的高中好友、插画家使徒子设计了这期《细胞》的封面：
研究者选出的这些药物能够使小鼠肌卫星细胞（成肌祖细胞）增殖，并能使人的诱导性多能干细胞（iPSC）分化成肌肉组织。人工合成的肌肉组织最有可能被用在治疗战场创伤和运动日常创伤引起的肌肉萎缩症。波士顿儿童医院干细胞项目的负责人莱纳德·索恩（Leonard Zon）希望在未来几年，这些细胞能够并运用到临床试验中，帮助失去肌肉的病人。此外，这项研究所采用的药物筛选方法也能够被应用于其他多种疾病的研究当中。
在这项研究的最初阶段，一种叫做斑马鱼（Danio rerio）的小家伙是主角。索恩和同事将斑马鱼的卵裂球（受精卵分裂而生成的形态上尚未分化的细胞）置于384孔培养板中，向每个孔中加入一种不同的化合物，然后观测斑马鱼的发育。通过基因修饰，研究者令新产生的肌卫星细胞带上绿色荧光标记，而肌纤维则带上红色荧光标记。因此，研究者能够快速对不同样品中的肌肉干细胞和肌纤维进行定量。
“以前的技术，我们得花上几个月时间才能分析完384孔板中的所有数据，但现在有了自动成像仪，一周就能搞定。”索恩说。经过筛选，索恩团队得到了6种能增加骨骼肌干细胞数目的化合物，包括一种名为佛司可林的腺苷酸环化酶激活剂、两种钙蛋白酶抑制剂，以及三种糖原合成酶激酶GSK3β抑制剂。
随后，他们与哈佛医学院等其他团队合作，利用杜兴氏肌营养不良的小鼠模型进行实验。“佛司可林（Forskolin），也能使小鼠的肌肉干细胞增多。”索恩说：“我们发现，只要制造更多肌肉干细胞，就能得到更多肌肉。”经过佛司可林处理后，培养的小鼠肌卫星细胞显著增多，在植入小鼠活体后仍能保持成肌活性。
最后，研究者开始将视线转移到人类细胞上。他们在杜兴氏肌营养不良的患者身上采集皮肤细胞，并将这些细胞诱导成诱导性多能干细胞（iPSC）。研究者发现，佛司可林、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）和一种GSK-3β抑制剂的组合能够将iPS重编程，使其向肌肉细胞方向分化。这表明，鱼类，啮齿类，灵长类动物的肌肉发育程序是很相似的，在过去3亿年间，脊椎动物的肌肉发育通路基本没发生变化。
将依靠斑马鱼构建的快速筛选系统与病患特异性的iPS细胞结合起来，能使科学家可以很快地对大量的化合物以及多种可能的培养条件进行考察。索恩相信这将在极大程度上推动治疗方案的发展。“要用iPS细胞制造不同组织，就要摸清具体的培养条件，这一直是非常困难的。”索恩说：“但我们现在开发了一个非常便捷的系统来筛选我们需要的化学成分。这个系统迅速到我们做实验都不需要先写假设——我们只需要做筛选，看结果，然后看看有哪些值得深入研究。”
美国最大医疗中心马约诊所（Mayo Clinic）再生医学科主任安德烈·特尔兹克（Andre Terzic）评论说:“这个成果解决了困扰生产人类肌肉细胞和治疗肌肉疾病领域的一个重要的、未被满足的需求。” 索恩的下一个目标是走向临床，将这些细胞从培养皿中移植到病人体内。索恩的实验室已经开发出大规模的斑马鱼药物筛选系统并申请专利，他们也获得了麻省生命科学中心乃至美国军方的资助。在不少科幻迷眼中，除了用于治疗疾病，这项成果也许也能用来制造“绿巨人”那样的强大人类。
