Undersöka muskelregenerering i zebrafiskmodeller av muskelsjukdom

Skelettmuskulatur står för 30-50% av människokroppens massa, och är inte bara oumbärlig för rörelse, men det fungerar också som ett kritiskt metaboliskt och lagringsorgan¹. Trots att det är postmitotic, skelettmuskulaturen är mycket dynamisk och behåller en enorm regenerativ kapacitet efter skada. Detta tillskrivs förekomsten av vävnad bosatta stamceller (även kallade satellitceller), som ligger under basala lamina av myofibers och markeras av transkriptionsfaktorerna parat box protein 7 (pax7) och / eller parat boxprotein 3 (pax3), bland^{andra 2,3}. Efter skada aktiveras satellitcellen och genomgår cellproliferation för att generera en pool av myoblaster, som därefter skiljer sig åt för att bilda nya muskelfibrer. Den mycket bevarade kaskaden av pro-regenerativa signaler som reglerar satellitcellsaktivering och robust muskelreparation påverkas under olika förhållanden som myopatier och homeostatiskt åldrande^4,5.

En sådan mångfaldig grupp myopatier är muskeldystrofi, kännetecknad av progressiv muskelförtvining och degeneration⁶. Dessa sjukdomar är följden av genetiska mutationer i viktiga proteiner, inklusive dystroin och laminin-α2 (LAMA2), ansvarig för fastsättning av muskelfibrer till den extracellulära^{matrisen 7,8}. Med tanke på att proteiner som är inblandade i muskeldystrofi spelar en så central roll för att upprätthålla muskelstrukturen, trodde man under många år att ett misslyckande i denna process var den mekanism som ansvarar för sjukdomspatogenes⁹. Nyligen genomförda studier har dock identifierat defekter i regleringen av muskelstamceller och efterföljande försämring av muskelregenerering som en andra möjlig grund för muskelpatologin som observerats i muskeldystrofi^10,11. Som sådan behövs ytterligare studier för att undersöka hur en försämring av muskelstamcellsfunktionen och tillhörande nischelement bidrar till muskeldystrofi.

Under det senaste decenniet har zebrafisk (Danio rerio) dykt upp som en viktig ryggradsdjur modell för sjukdom modellering¹². Detta tillskrivs zebrafiskembryons snabba externa utveckling, i kombination med dess optiska klarhet, vilket möjliggör direkt visualisering av muskelbildning, tillväxt och funktion. Dessutom är inte bara utvecklingen och strukturen av muskler mycket bevarade i zebrafisk, de visar också en mycket bevarad process av muskelregenerering¹³. Följaktligen representerar zebrafisk ett utmärkt system för att studera patobiologin hos muskelsjukdomar och utforska hur muskelregenerering påverkas i den. För detta ändamål har vi utvecklat en metod som möjliggör snabb studie av skelettmuskelregenerering i zebrafiskmodeller av muskelsjukdom. Denna pipeline med hög genomströmning innebär en metod för genotyp levande embryon¹⁴, varefter en nål-stab skada utförs och omfattningen av muskelregenerering avbildas med polariserande ljusmikroskopi. Användningen av denna teknik kommer därför att avslöja muskelns regenerativa kapacitet i zebrafiskmodeller av muskelsjukdom.