Oamenii de știință au cartografiat dezvoltarea mușchiului uman, deschizând noi direcții pentru combaterea sarcopeniei și a fragilității.
Mușchii primesc rareori aceeași atenție precum creierul sau inima în știința longevității. Și totuși, ei determină în mod discret cât timp rămânem independenți. Atunci când masa și forța musculară scad — o afecțiune cunoscută sub numele de sarcopenie — consecințele se propagă în întregul organism: mișcare mai lentă, risc mai mare de cădere, timpi de recuperare mai lungi și, în cele din urmă, instalarea fragilității.
Cercetări recente realizate de la University of Georgia atrag atenția dincolo de mediul academic. Prin cartografierea genelor care permit formarea fibrelor musculare umane încă din stadiile inițiale, oamenii de știință oferă o imagine mai clară asupra motivelor pentru care mușchii slăbesc odată cu vârsta și asupra punctelor în care ar putea începe viitoarele intervenții.
Rezultatele provin din două studii complementare publicate în Nature Communications. Împreună, acestea introduc o metodă nouă de a studia biologia musculară umană direct, în locul modelelor animale care doar aproximează modul în care funcționează organismul nostru.
Cercetătorii au dezvoltat prima platformă de screening concepută special pentru celulele musculare umane. Practic, acest instrument le permite să activeze sau să dezactiveze gene la scară largă și să observe care dintre ele sunt esențiale pentru formarea mușchilor.
„Este pentru prima dată când putem studia mii de gene implicate în musculatură într-un singur experiment”, a explicat autorul principal al studiilor. „Anterior, acest lucru era posibil doar la șoareci sau poate la pești, însă, chiar și cu similitudini genetice, există multe diferențe între celulele musculare umane.”
Este ca și cum am reconstrui un manual de instrucțiuni pentru mușchi, din care până acum lipseau majoritatea paginilor. În loc să presupună ce gene sunt importante, cercetătorii pot vedea sistematic care sunt necesare pentru a construi fibre musculare funcționale.
Mușchiul scheletic se formează printr-un proces numit fuziune mioblastică: mii de celule musculare precursoare se unesc pentru a crea o singură fibră musculară. Nu este ca și cum ai stivui cărămizi, ci mai degrabă ca și cum ai suda fire metalice într-un cablu.
Când acest proces funcționează corect, mușchii cresc, se repară și se adaptează. Când nu funcționează eficient, fibrele musculare rămân slabe sau incomplete. Această deficiență este evidentă în tulburările de dezvoltare, dar apare și odată cu îmbătrânirea, când regenerarea încetinește, iar repararea musculară devine mai puțin eficientă.
Folosind platforma CRISPR, echipa a identificat 250 de gene esențiale pentru fuziunea mioblastelor la oameni — majoritatea nefiind anterior asociate direct cu dezvoltarea musculară. Compararea acestei liste cu baze de date clinice a arătat că mutațiile din 41 dintre aceste gene sunt corelate cu defecte în dezvoltarea mușchilor scheletici.
O genă evidențiată de screening, CHAMP1, a devenit punctul central al celui de-al doilea studiu. Mutațiile CHAMP1 sunt cunoscute pentru faptul că provoacă o tulburare rară în copilărie, caracterizată prin întârzieri de dezvoltare și tonus muscular scăzut. Până acum, cauza biologică a slăbiciunii musculare nu era clară.
Cercetătorii au descoperit că CHAMP1 ajută la activarea Myomaker, o proteină de care celulele musculare au nevoie pentru a fuziona. Celulele musculare prelevate de la pacienți cu mutații CHAMP1 au avut dificultăți în fuziune și au produs cantități mult mai mici de Myomaker. Atunci când nivelurile acestei proteine au fost restabilite, celulele și-au recăpătat capacitatea de fuziune.
Deși CHAMP1 afectează un număr mic de persoane la nivel global, mecanismele biologice pe care le dezvăluie sunt mult mai universale. Îmbătrânirea musculară este, de asemenea, caracterizată prin fuziune deficitară, regenerare mai lentă și capacitate redusă de reparare, sugerând existența unor căi comune între bolile rare și îmbătrânirea obișnuită.
Importanța acestor descoperiri nu constă neapărat în terapii imediate, ci în claritatea strategică pe care o oferă. Sarcopenia și fragilitatea sunt printre cei mai puternici predictori ai morbidității la adulții vârstnici, însă opțiunile de tratament rămân limitate. Identificarea genelor esențiale pentru formarea mușchiului uman oferă cercetătorilor și companiilor biotech o listă de ținte credibile pentru dezvoltarea de medicamente, terapii genice sau strategii regenerative menite să mențină forța și funcția musculară odată cu înaintarea în vârstă.
