尿液：人类疾病建模的未开发资源

肌肉疾病的遗传多样性是广泛的，需要新的工具来研究疾病的机制和测试新的治疗干预措施。从病人身上分离出来的细胞作为特定模型的来源，这些模型允许在病人自身遗传背景下研究疾病，而这些细胞模型正变得越来越重要。

尿液是人类原始细胞的来源

开发特定于患者的细胞模型依赖于拥有容易获得的细胞源，如果这些细胞不是来自感兴趣的组织类型，则需要一个健壮的重新编程过程。肌肉活检是侵入性的，有时对肌肉质量受限的病人来说是有问题的。

另外，需要较少侵入性的分离方法的细胞更容易获得，也更容易用于研究。通常用于研究的人类细胞包括从皮肤活检中提取的血细胞或真皮成纤维细胞。虽然远低于肌肉活检的侵入性，但有一个相关的压力与收集血液，特别是皮肤，特别是从儿童人口。

尿液是一种非侵入性且容易获得的病人特异性细胞来源。从尿液中分离细胞最初是在20世纪70年代末被描述的，尽管它从未被广泛用作产生原始人类培养物的来源。最近的研究重新激发了人们对尿源性细胞(UDCs)的兴趣，随着分离技术的改进，UDCs很容易从所有年龄层的个体中培养出来。通常，UDC培养可以在收集后2-3周内建立。udc显示出高增殖能力以及对重新编程的固有可塑性。此外，尿液的采集是非侵入性的，最大限度地减少了与样本采集相关的任何压力，这是对儿科人群进行采样时所期望的特性。

重新编程尿源细胞来研究肌肉疾病

通过间接重编程，首先将原代细胞去分化为诱导多能干细胞(iPSCs)，然后根据组织特异性培养条件将其分化为多种细胞类型。尽管分化的培养物通常是混合的细胞群，但iPSCs很容易分化成心肌细胞或神经元样谱系。相反，直接重编程消除了干细胞阶段，取而代之的是诱导或过度表达组织特异性的“主调节”基因，以直接驱动原代培养细胞进入所需的谱系。三十多年前，利用MyoD直接对成纤维细胞进行肌原性重编程是一个中心实验，用来证明转录因子的作用，因为MyoD通过前馈机制控制肌肉发育中早期和晚期基因的时间表达。间接地将间充质干细胞重新编程到骨骼肌中更具挑战性，从间充质干细胞生成心肌细胞的相对容易性使得这种细胞类型被用作骨骼肌的替代物。从iPSC产生骨骼肌培养的最新进展是令人鼓舞的，尽管不同的培养系统内和跨文化的结果仍然需要处理。

在《骨骼肌》杂志上发表的一篇新报告中，我们详细介绍了一种直接将UDCs重新编程到肌源性谱系的方法，该方法可诱导肌od过表达。我们发现一个强大的MyoD表达脉冲驱动细胞进入成熟的肌肉样表型，完成有组织的肉瘤和自发抽搐的肌管。当应用于肌营养不良患者的udc时，这种方法产生了成熟的肌原性培养物，反映了主要的疾病表型。该方法详细描述了一个简单的策略，以产生一个体外模型的骨骼肌几乎从任何人体对象。

尿源细胞:用于药物和细胞治疗的工具

目前，我们正在使用这些患者特定的模型来开发和测试新的治疗方法，包括基因纠正和基因编辑。其中一个目标是开发一种外显子跳过疗法，用于治疗由编码g-sarcoglycan基因的SGCG移码突变引起的肢带型肌营养不良2C (LGMD 2C)。多个患者细胞模型的可用性使我们能够测试同一SGCG基因的不同突变的常见治疗方法，同时开发针对特定患者的SGCG突变的专门治疗方法。

在骨骼肌报告中，我们还描述了尿源细胞对CRISPR/Cas9技术基因编辑的适应力。利用这一新的强大的系统来纠正导致杜氏肌营养不良的突变，为基因纠正引起突变的疾病的潜力提供了概念上的证据。另外，CRISPR/Cas9介导的基因编辑可以将突变插入控制细胞株，创建一个“培养皿中的疾病”模型，从而在不直接接触患者的情况下研究疾病。例如，使用这种方法可以产生一系列的肌营养不良基因突变，以测试外显子跳过多个不同的突变在相同的遗传背景。相对容易的尿液细胞分离，加上产生基因编辑单细胞克隆的能力，使这成为一个有吸引力的平台CRISPR/Cas9技术。

尿源细胞和精密医学

引起或加剧人类疾病的基因组突变数量正在稳步增加。随着我们知识范围的扩大，需要新的工具来研究疾病的机制和评估新的治疗干预措施。一种现成的、非侵入性的细胞来源是非常有用的，可用于生成组织特异性模型的肌肉样细胞，特别是用于开发患者特异性治疗方案，这是精准医疗运动的关键组成部分。