Cells derived from blood vessels of human skeletal muscle can regenerate skeletal muscle, similarly to embryonic mesoangioblasts. However, adult cells do not express endothelial markers, but instead express markers of pericytes, such as NG2 proteoglycan and alkaline phosphatase (ALP), and can be prospectively isolated from freshly dissociated ALP+ cells. Unlike canonical myogenic precursors (satellite cells), pericyte-derived cells express myogenic markers only in differentiated myotubes, which they form spontaneously with high efficiency. When transplanted into severe combined immune deficient–X-linked, mouse muscular dystrophy (scid–mdx) mice, pericyte-derived cells colonize host muscle and generate numerous fibres expressing human dystrophin. Similar cells isolated from Duchenne patients, and engineered to express human mini-dystrophin, also give rise to many dystrophin-positive fibres in vivo. These data show that myogenic precursors, distinct from satellite cells, are associated with microvascular walls in the human skeletal muscle, may represent a correlate of embryonic 'mesoangioblasts' present after birth and may be a promising candidate for future cell-therapy protocols in patients.

Duchenne muscular dystrophy remains an untreatable genetic disease that severely limits motility and life expectancy in affected children. The only animal model specifically reproducing the alterations in the dystrophin gene and the full spectrum of human pathology is the golden retriever dog model. Affected animals present a single mutation in intron 6, resulting in complete absence of the dystrophin protein, and early and severe muscle degeneration with nearly complete loss of motility and walking ability. Death usually occurs at about 1 year of age as a result of failure of respiratory muscles. Here we report that intra-arterial delivery of wild-type canine mesoangioblasts (vessel-associated stem cells) results in an extensive recovery of dystrophin expression, normal muscle morphology and function (confirmed by measurement of contraction force on single fibres). The outcome is a remarkable clinical amelioration and preservation of active motility. These data qualify mesoangioblasts as candidates for future stem cell therapy for Duchenne patients. There is still no effective treatment for Duchenne muscular dystrophy, but new work has identified a promising cell type for future stem cell therapy, and establishes a logical basis for clinical experimentation with these cells. The work involves the successful transplantation of wild-type canine mesoangioblasts (vessel-associated stem cells) in the golden retriever dystrophic dog, the only large animal model of muscular dystrophy relevant to human pathology. There was dramatic improvement in both structure and function of the transplanted muscles, increased dystrophin expression in muscle fibres, and an unprecedented level of amelioration of spontaneous motility.

Preclinical or clinical trials for muscular dystrophies have met with modest success, mainly because of inefficient delivery of viral vectors or donor cells to dystrophic muscles. We report here that intra-arterial delivery of wild-type mesoangioblasts, a class of vessel-associated stem cells, corrects morphologically and functionally the dystrophic phenotype of virtually all downstream muscles in adult immunocompetent alpha-sarcoglycan (alpha-SG) null mice, a model organism for limb-girdle muscular dystrophy. When mesoangioblasts isolated from juvenile dystrophic mice and transduced with a lentiviral vector expressing alpha-SG were injected into the femoral artery of dystrophic mice, they reconstituted skeletal muscle in a manner similar to that seen in wild-type cells. The success of this protocol was mainly due to widespread distribution of donor stem cells through the capillary network, a distinct advantage of this strategy over previous approaches.

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a common X-linked disease characterized by widespread muscle damage that invariably leads to paralysis and death. There is currently no therapy for this disease. Here we report that a subpopulation of circulating cells expressing AC133, a well-characterized marker of hematopoietic stem cells, also expresses early myogenic markers. Freshly isolated, circulating AC133+ cells were induced to undergo myogenesis when cocultured with myogenic cells or exposed to Wnt-producing cells in vitro and when delivered in vivo through the arterial circulation or directly into the muscles of transgenic scid/mdx mice (which allow survival of human cells). Injected cells also localized under the basal lamina of host muscle fibers and expressed satellite cell markers such as M-cadherin and MYF5. Furthermore, functional tests of injected muscles revealed a substantial recovery of force after treatment. As these cells can be isolated from the blood, manipulated in vitro, and delivered through the circulation, they represent a possible tool for future cell therapy applications in DMD disease or other muscular dystrophies.

Genetically corrected mesoangioblasts from human iPSCs derived from limb-girdle muscular dystrophy patients produce muscle fibers expressing the therapeutic gene in a mouse model of the disease.

The interaction between the gut microbiota and invariant Natural Killer T (iNKT) cells plays a pivotal role in colorectal cancer (CRC). Porphyromonas gingivalis is a keystone oral pathogen associated with CRC. The oral pathobiont Fusobacterium nucleatum influences the anti-tumour functions of CRC-infiltrating iNKT cells. However, the impact of other oral bacteria, like P. gingivalis, on their activation status remains unexplored. In this study, we demonstrate that mucosa-associated P. gingivalis induces a protumour phenotype in iNKT cells, subsequently influencing the composition of mononuclear-phagocyte cells within the tumour microenvironment in CRC. Mechanistically, in vivo and in vitro experiments show that P. gingivalis reduces the cytotoxic functions of iNKT cells, hampering the iNKT cell lytic machinery though increased expression of chitinase 3-like-1 protein (CHI3L1). Neutralization of CHI3L1 effectively restores iNKT cell cytotoxic functions suggesting a therapeutic potential to reactivate iNKT cell-mediated antitumour immunity. In conclusion, our data demonstrate how P. gingivalis accelerates CRC progression by inducing iNKT cells to upregulate CHI3L1, thus impairing iNKT cell cytotoxicity and promoting host tumour immune evasion.

Multiple myeloma (MM) is a dreadful disease, marked by the uncontrolled proliferation of clonal plasma cells (PCs) within the bone marrow (BM). MM is characterized by a highly heterogeneous clinical and molecular background, supported by severe genomic alterations. Important deregulation of long non-coding RNAs (lncRNAs) expression has been reported in MM patients, influencing progression and therapy resistance. NEAT1 is a lncRNA essential for nuclear paraspeckles and involved in gene expression regulation. We showed that NEAT1 supports MM proliferation making this lncRNA an attractive therapeutic candidate. Here, we used a combinatorial strategy integrating transcriptomic and computational approaches with functional high-throughput drug screening, to identify compounds that synergize with NEAT1 inhibition in restraining MM cells growth. AUKA inhibitors were identified as top-scoring drugs in these analyses. We showed that the combination of NEAT1 silencing and AURKA inhibitors in MM profoundly impairs microtubule organization and mitotic spindle assembly, finally leading to cell death. Analysis of the large publicly CoMMpass dataset showed that in MM patients AURKA expression is strongly associated with reduced progression-free (p < 0.0001) and overall survival probability (p < 0.0001) and patients displaying high expression levels of both NEAT1 and AURKA have a worse clinical outcome. Finally, using RNA-sequencing data from NEAT1 knockdown (KD) MM cells, we identified the AURKA allosteric regulator TPX2 as a new NEAT1 target in MM and as a mediator of the interplay between AURKA and NEAT1, therefore providing a possible explanation of the synergistic activity observed upon their combinatorial inhibition.

Abstract Human neuromuscular organoids (NMOs) derived from induced pluripotent stem cells (hiPSCs) hold a great potential to study (dys)functional human skeletal muscle (SkM) in vitro. The three-dimensional (3D) self-assembly of NMOs leads to the generation of spheroids, whose 3D organization cannot be controlled. Indeed, proper development, maturation and function of the innervated SkM require a well-defined multiscale 3D organization of the cells in a tissue-specific extracellular matrix (ECM) context. We hypothesized that extracellular structural imprinting along with hiPSC small-molecule-based differentiation could provide self-assembly guidance driving NMO morphogenesis and promoting the maturation and function of the human neuronal-coupled SkM in vitro models. We found that SkM ECM, provided as decellularized skeletal muscle, is able to reproducibly guide the morphogenesis of differentiating hiPSC toward multiscale structured tissue-like NMOs (t-NMOs). T-NMOs show contractile activity and possess functional neuromuscular junctions (NMJs), with mature neuromuscular system upon 30 days of hiPSC differentiation. We found that t-NMO could mimic altered muscle contraction upon administration of neurotoxins that act at NMJ level. Finally, we used hiPSCs derived from patients affected by Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) to produce DMD t-NMOs that, upon neuronal stimulation, were able to mimic the altered SkM contractility and calcium dynamics typical of the disease. Altogether, our data confirm the ability of t-NMO platform to model in vitro human neuromuscular system (patho)physiology.

Dominant de novo mutations in the co-chaperone BAG3 cause a severe form of myofibrillar myopathy, exhibiting progressive muscle weakness, muscle structural failure, and protein aggregation. To identify therapies we generated two zebrafish models, one conditionally expressing BAG3P209L and one with a nonsense mutation in bag3. Whilst transgenic BAG3P209L expressing fish display protein aggregation, modelling the early phase of the disease, bag3-/- fish demonstrate impaired autophagic activity, exercise dependent fibre disintegration, and reduced swimming activity, consistent with later stages. We confirmed the presence of impaired autophagy in patient samples and screened autophagy promoting compounds for their effectiveness at removing protein aggregates, identifying nine including Metformin. Further evaluation demonstrated Metformin is not only able to remove the protein aggregates in zebrafish and human myoblasts but is also able to rescue the fibre disintegration and swimming deficit observed in the bag3-/- fish. Therefore, repurposing Metformin provides a promising therapy for BAG3 myopathy.