进行性骨化纤维发育不良 (FOP) 是一种罕见的疾病，其特征是正常骨骼外的大量骨骼生长，这会抢先身体对即使是轻微伤害的正常反应。它导致了某种所谓的“第二骨架”，它锁定了关节运动并可能导致呼吸困难。然而，宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院的一个团队对小鼠的新研究表明，形成骨骼外骨骼可能不是该疾病的唯一驱动因素。受损且效率低下的肌肉组织再生似乎为在受伤后应该出现新肌肉的区域形成不需要的骨骼打开了大门。这一发现开辟了寻求 FOP 新疗法的可能性，并于今天发表在npj Regenerative Medicine上.

“虽然我们在更好地理解这种疾病方面取得了长足的进步，但这项工作表明基础生物学如何为适当的再​​生医学疗法提供深刻的见解，”该研究的主要作者、整形外科助理教授 Foteini Mourkioti 博士说和细胞和发育生物学，以及宾夕法尼亚大学再生医学研究所肌肉骨骼项目的联合主任。“通过实验室，我们现在能够证明，对于患有这种破坏性疾病的患者来说，有可能开辟一个全新的治疗领域。”

大约 15 年前，宾夕法尼亚大学的研究人员——包括本研究的合著者、骨科外科和遗传学教授、 FOP 和相关疾病研究中心的联合主任 Eileen Shore 博士——发现， ACVR1 基因的突变是导致 FOP 的原因。在那项研究中，研究小组发现这种突变改变了肌肉和结缔组织内的细胞，将组织内的细胞误导为像骨细胞一样，从而导致体内新的和不必要的骨骼外骨骼。

“然而，尽管近年来对 FOP 突变如何改变细胞命运决定的调节进行了广泛的研究，但很少有人关注基因突变对肌肉的影响及其对修复肌肉损伤的细胞的影响， ”肖尔说。“我们相信，在这一领域进行研究可以提供线索，不仅可以防止额外的骨骼形成，还可以改善肌肉功能和再生，为整个 FOP 带来新的清晰度。”

研究人员研究了与 FOP 患者具有相同 ACVR1 基因突变的小鼠的肌肉。他们专注于两种特定类型的肌肉组织干细胞：纤维脂肪生成祖细胞 (FAP) 和肌肉干细胞 (MuSC)。通常，肌肉损伤修复需要仔细平衡这两种细胞类型。受伤的组织通过 FAP 细胞的扩增做出反应，FAP 细胞被分配招募肌肉干细胞，这些细胞将再生受损的肌肉组织。大约三天后，FAP 死亡，他们的工作完成。同时，MuSCs 向更成熟、分化的状态转变，称为肌纤维，这对我们肌肉的有组织运动至关重要。

在 Mourkioti、Shore 和他们的合著者研究的具有 ACVR1 突变的小鼠中，细胞凋亡(FAP细胞作为适当肌肉再生的一部分而死亡的过程)显着减慢，导致 FAP 的高存在超过了它们通常的水平寿命。这改变了他们与 MuSC 的平衡。受伤的组织也显示出肌肉干细胞成熟的能力下降，因此，与没有突变的小鼠相比，携带 ACVR1 突变的小鼠的肌肉纤维要小得多。

“再生肌肉中患病 FAP 的长期持续存在有助于改变 FOP 中的肌肉环境，这会减少肌肉再生并使过度丰富的 FAP 有助于骨骼外骨骼的形成，”Mourkioti 说。“这为如何形成多余的骨骼外骨骼以及如何预防提供了一个全新的视角。”

目前治疗 FOP 的目标集中在减缓骨骼外骨骼的生长。这项研究可能会提供一个关键的新方向。“我们建议治疗干预应考虑促进肌肉的再生潜力以及减少异位骨形成，”Shore 和 Mourkioti 写道。“通过解决干细胞群及其在 FOP 起源中的作用，有可能大大增强治疗效果。”

该研究的其他作者包括 Alexandra Stanley、Elisia Tichy、Jacob Kocan 和 Douglas Roberts。