科大研究团队研发创新显微镜平台　揭示骨骼肌再生中的复杂动态过程

香港科技大学（科大）的研究团队开发出一个由双镭射非线性光学显微镜构成的先进平台，以研究肌卫星细胞在肌肉再生过程中的动态。透过这项突破性技术，团队发现了肌卫星细胞在肌肉修复中的新行为机制，有助进一步推动研发针对肌肉相关疾病的标靶治疗策略。

骨骼肌的再生过程依赖肌卫星细胞与各种细胞成分之间的复杂协作。当肌肉受伤时，随着肌卫星细胞的激活，髓系细胞会迁移到伤口处。以往有研究已发现在肌肉微环境中静止肌卫星细胞的形态异质性，这些细胞透过建立特异的细胞黏附和空间排列，以维持其静止状态。然而，由于缺乏适合的活体动物成像技术，研究人员难以分析肌卫星细胞与髓系细胞之间的相互作用。

近日，科大电子及计算机工程学系教授瞿佳男的团队开展跨学科合作，研发出一个双镭射多模式非线性光学显微镜平台，可对活体骨骼肌中各种细胞类型和结构进行高解析度成像，并由科大生命科学部教授邬振国的团队提供肌肉生物学和再生过程方面的专业知识。利用这项创新成像技术，他们的联合研究为控制肌肉再生的复杂过程提出新见解。当中有趣的是，这项研究颠覆了普遍认为非肌源性细胞是激活肌卫星细胞的主要驱动因素的想法。团队发现肌卫星细胞具备一种内在能力，可以在不依赖非肌源性细胞外部信号的情况下，感知和回应再生信号。

研究亦分析了髓系细胞，尤其是巨噬细胞，在调节肌卫星细胞行为中的作用。团队发现巨噬细胞对肌卫星细胞的激活并非必需，不过在肌肉再生过程中，巨噬细胞为肌卫星细胞的增殖和分化发挥关键作用。巨噬细胞的减少导致再生过程中肌卫星细胞分裂受损和肌肉纤维化增加，显示它们在促进有效肌肉再生方面具有阶段依赖性的作用。

此外，研究探讨了非肌源性细胞与肌卫星细胞之间的即时相互作用。这两种细胞类型之间的持续物理接触对于肌卫星细胞的激活或细胞分裂并非必要，反而是非肌肉细胞的旁分泌信号似乎能调节肌卫星细胞的增殖，这反映了非肌肉细胞分泌因子在协调肌卫星细胞再生过程中的重要作用。

瞿教授表示：「利用先进的成像技术，这项研究为肌肉再生中复杂的细胞相互作用提供了全面的学术探讨，揭示肌卫星细胞行为的新方向。我们的研究结果有助了解肌肉再生过程中的复杂动态，对未来研发肌肉相关疾病的标靶治疗策略具有重大意义。」

瞿教授亦强调了邬教授领导团队所付出的努力。他们对肌肉生物学和再生过程的深入认知指引了研究的方向和解析。他们运用专业知识设计及进行了活体小鼠的实验，并使用分子和细胞生物学技术分析了肌卫星细胞的动态及其与非肌源性细胞的相互作用。

邬教授表示：「瞿教授的团队贡献了他们在光学成像技术、雷射技术和计算分析方面的知识，为这项研究量身定制了一个创新成像平台。工程学和生命科学团队在是次研究的合作，展现出一种以多学科的方法来研究骨骼肌的再生过程。透过结合先进成像技术及生物学的专业知识，我们成功为复杂的细胞相互作用提供全面理解。这种跨学科合作推动了创新的问题解决方案，并促进崭新研究方法和技巧的发展。」

这项合作的研究结果最近已在著名期刊《科学进展》上发表。

（原文于2023年10月18日在EurekAlert刊登。）