Прогрессирующая оссифицирующая фибродисплазия (ФОП) — это редкое заболевание, характеризующееся обширным ростом костей за пределами нормального скелета, который опережает нормальные реакции организма даже на незначительные травмы. Это приводит к тому, что некоторые называют «вторым скелетом», который блокирует подвижность суставов и может затруднить дыхание. Тем не менее, новое исследование на мышах, проведенное группой из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете, показывает, что формирование внескелетной кости может быть не единственным фактором, вызывающим заболевание. Нарушенная и неэффективная регенерация мышечной ткани, по-видимому, открывает дверь для образования нежелательной кости в областях, где после травм должны появиться новые мышцы. Это открытие открывает возможность поиска новых методов лечения ФОП и было опубликовано сегодня в журнале npj Regenerative Medicine..
«Хотя мы добились больших успехов в лучшем понимании этого заболевания, эта работа показывает, как базовая биология может дать глубокое понимание соответствующих методов регенеративной медицины», — сказал ведущий автор исследования, Фотейни Муркиоти, доктор философии, доцент кафедры ортопедической хирургии. и клеточной биологии и биологии развития, а также содиректор Пенсильванского института регенеративной медицины, программы скелетно-мышечной системы. «Из лаборатории мы теперь можем показать, что существует потенциал для совершенно новой области терапии для пациентов с этим разрушительным состоянием».
Около 15 лет назад исследователи из Пенсильванского университета, включая соавтора этого исследования Эйлин Шор, доктора философии, профессора ортопедической хирургии и генетики и содиректора Центра исследований ФОП и связанных с ним расстройств, обнаружили, что мутация в гене ACVR1 была ответственна за ФОП. В этом исследовании команда обнаружила, что мутация изменила клетки в мышцах и соединительных тканях, заставив клетки внутри ткани вести себя как костные клетки, что привело к появлению новых и ненужных внескелетных костей внутри тела.
«Однако, несмотря на то, что в последние годы широко проводились исследования того, как мутация FOP изменяет регуляцию решений клеточной судьбы, мало внимания уделялось влиянию генетической мутации на мышцы и ее влиянию на клетки, которые восстанавливают мышечные повреждения. — сказал Шор. «Мы были убеждены, что проведение исследований в этой области может дать ключ к разгадке не только для предотвращения образования лишней кости, но и для улучшения мышечной функции и регенерации, внося новую ясность в ФОП в целом».
Исследователи изучили мышцы мышей с той же мутацией в гене ACVR1, что и у людей с ФОП. Они сосредоточились на двух конкретных типах стволовых клеток мышечной ткани: фибро-адипогенных предшественниках (FAP) и мышечных стволовых клетках (MuSC). Как правило, восстановление мышечных повреждений требует тщательного баланса этих двух типов клеток. Поврежденная ткань реагирует расширением FAP-клеток, которым поручено рекрутировать мышечные стволовые клетки, которые регенерируют поврежденную мышечную ткань. Примерно через три дня ФАПы отмирают, выполняя свою работу. В то же время MuSCs переходят в более зрелое, дифференцированное состояние, называемое мышечным волокном , которое необходимо для организованного движения наших мышц.
У мышей с мутацией ACVR1, которых изучали Муркиоти, Шор и их соавторы, апоптоз — процесс, посредством которого FAP- клетки умирают как часть правильной регенерации мышц, — значительно замедлился, что привело к высокому уровню FAP сверх их обычного уровня. срок жизни. Это изменило их баланс с MuSC. Поврежденная ткань также показала сниженную способность к созреванию мышечных стволовых клеток, и в результате мышечные волокна были значительно меньше у мышей, несущих мутацию ACVR1, по сравнению с мышечными волокнами у мышей без мутации.
«Продолжительное сохранение больных FAP в регенерирующей мышце способствует изменению мышечной среды в FOP, что снижает регенерацию мышц и позволяет чрезмерному количеству FAP способствовать образованию внескелетной кости», — сказал Муркиоти. «Это дает совершенно новый взгляд на то, как формируется избыточная внескелетная кость и как это можно предотвратить».
Текущие цели лечения ФОП сосредоточены на замедлении роста внескелетных костей. Это исследование может обеспечить ключевое новое направление. «Мы предлагаем, чтобы терапевтические вмешательства учитывали стимулирование регенеративного потенциала мышц вместе с уменьшением эктопического костеобразования », — пишут Шор и Муркиоти. «Обратившись как к популяциям стволовых клеток, так и к их роли в происхождении ФОП, можно значительно улучшить методы лечения».
Среди других авторов исследования Александра Стэнли, Элизия Тичи, Джейкоб Кокан и Дуглас Робертс.
