Rescue of aged muscle stem cell quiescence defects by AKT inhibition revealed with a 3D biomimetic culture assay
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Adult skeletal muscle harbors a population of muscle stem cells (MuSCs) that are required to repair or reform multinucleated myofibers after tissue injury. In youth, MuSCs return to a reversible state of cell cycle arrest termed ‘quiescence’ after injury resolution. By contrast, a proportion of MuSCs in aged muscle remain in a semi-activated state, causing a premature response to subsequent injury cues that results in incomplete tissue repair and eventual stem cell depletion. Regulation of the balance between MuSC quiescence and activation in youth and in age may hold the key to restoring tissue homeostasis with age, but is incompletely understood. To fill this gap, we developed a simple and tractable in vitro method, with a 96-well footprint, to rapidly inactivate MuSCs freshly isolated from young skeletal muscle tissue, and return them to a quiescent-like state for at least one-week. This was achieved by introducing MuSCs into a three-dimensional (3D) bioartificial niche comprised of a thin sheet of multinucleated myotubes, which we iterate, and analyze temporally, to show that these in vivo niche features provide the minimal cues necessary to inactivate MuSCs and induce quiescence. By seeding the 3D myotube sheets with different starting numbers of MuSCs, the assay revealed cellular heterogeneity and population-level adaptation activities that converged on a common steady-state niche repopulation density; behaviors previously observed only in vivo . Quiescence-associated hallmarks included a Pax7 + CalcR + MyoD - c-FOS - molecular signature, in vivo quiescent-like morphologies including oval-shaped nuclei and long cytoplasmic projections with N-cadherin + tips, as well as the acquisition of polarized niche markers. Leveraging high-content imaging and bespoke CellProfiler TM -based image analysis pipelines, we demonstrate a relationship between morphology and cell fate signatures opening up the possibility of real-time morphology-based screening. Notably, when MuSCs from aged muscle were introduced into the assay, they displayed aberrant proliferative activities, delayed inactivation kinetics, persistence of activation-associated morphologies, and population depletion; quiescence-associated defects that we show are rescued by wortmannin treatment. Thus, the miniaturized assay offers an unprecedented opportunity to systematically investigate long-standing queries in areas such as regulation of adult stem cell pool size and functional heterogeneity within the MuSC population, and to uncover regulators of quiescence in youth and in age.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».