Citometría masiva para delimitar la jerarquía y disfunción de las células madre del músculo humano en el envejecimiento

El envejecimiento se caracteriza por una disminución de la masa y la fuerza del músculo esquelético, junto con la acumulación de tejido graso, lo que perjudica la movilidad y la calidad de vida en el 45% de las personas mayores de 65 años. Si bien las células madre musculares (MuSC) tienen una capacidad notable para mantener y reparar el músculo esquelético durante la edad adulta, su capacidad regenerativa disminuye durante el envejecimiento. El objetivo de esta propuesta es dilucidar las funciones desreguladas de las MuSC en tejidos humanos envejecidos e identificar objetivos farmacológicos para mejorar la función de subconjuntos disfuncionales o amplificar los subconjuntos funcionales residuales. Durante los primeros 12 meses de este período de subvención hemos logrado avances significativos hacia los objetivos que nos permitirán abordar los aspectos restantes de las metas de la subvención. Por primera vez, hemos logrado: Identificación de nuevos subconjuntos dentro de la población de células madre/progenitoras del músculo humano mediante citometría de masa unicelular multidimensional (CyTOF); Aislamiento prospectivo de una población de células madre de músculo humano completamente funcional; Demostración de que las células madre del músculo humano regeneran fibras musculares lesionadas después del trasplante en ratones NSG; Verificación de que las células madre de músculo humano injertadas se alojan en el nicho de células madre y responden a la lesión muscular, constituyendo así un reservorio de células madre para satisfacer las necesidades futuras de regeneración; Se observó que la cantidad de células madre musculares humanas disminuye en el tejido muscular envejecido.

El envejecimiento se caracteriza por una disminución de la masa y la fuerza del músculo esquelético, junto con la acumulación de tejido graso, lo que perjudica la movilidad y la calidad de vida en el 45% de las personas mayores de 65 años. Si bien las células madre musculares (MuSC) tienen una capacidad notable para mantener y reparar el músculo esquelético durante la edad adulta, su capacidad regenerativa disminuye durante el envejecimiento. El objetivo de esta propuesta es dilucidar las funciones desreguladas de las MuSC de tejidos humanos envejecidos e identificar objetivos farmacológicos que podrían mejorar la función de los subconjuntos disfuncionales o amplificar los subconjuntos funcionales residuales. Hemos adaptado las condiciones de tratamiento que descubrimos al analizar las MuSC en un modelo de regeneración muscular de ratón. Hasta la fecha, hemos realizado la caracterización de MuSC mediante citometría de masa unicelular multidimensional (CyTOF) e identificado un conjunto de marcadores de superficie CD34-CD29+ α7-integrina+ y expresión del factor de transcripción Pax7, que permiten el aislamiento prospectivo de la población de MuSC humana mediante FACS. Trasplantamos las MuSC aisladas de biopsias humanas jóvenes y ancianas en músculo TA irradiado de ratones NSG y optimizamos el protocolo para mejorar el trasplante de músculo. Estamos aprovechando el análisis CyTOF para investigar las propiedades celulares y moleculares dinámicas de las poblaciones madre y progenitoras para dilucidar las redes reguladoras que subyacen a las transiciones del estado celular en el envejecimiento y las enfermedades musculares. Hemos logrado los hitos del objetivo 1 y hemos logrado avances significativos hacia los objetivos restantes que nos permitirán completar los experimentos propuestos a partir de la subvención original. Hasta el período de subvención de este año 2, hemos logrado: • Identificación de nuevos subconjuntos dentro de la población de células madre/progenitoras de músculo humano mediante citometría de masa unicelular multidimensional (CyTOF); • Demostración de que una población de células madre musculares humanas (hMuSC) aisladas prospectivamente es completamente funcional después del trasplante en ratones NSG; • Demostración de que las hMuSC trasplantadas se alojan en el nicho de las células madre y responden a las lesiones musculares, reconstituyendo así un reservorio de células madre para satisfacer las necesidades futuras de regeneración; • Caracterización que muestra que las MuSC envejecidas disminuyen en número y función; • Identificación de marcadores MuSC adicionales que permitan la resolución de la heterogeneidad del tejido muscular envejecido; • Análisis de datos de MuSC CyTOF utilizando un nuevo algoritmo multivariado, llamado X-shift, junto con una visualización de diseño dirigida por fuerza para generar grupos no supervisados, en los que el destino y las funciones de las células madre se pueden caracterizar basándose en la expresión diferencial de los factores de transcripción miogénicos regulados por el desarrollo. Pax7, Myf5, MyoD y Myogenin.