Craniofacial skeletal muscle is composed of approximately 60 muscles, which have critical functions including food uptake, eye movements and facial expressions. Although craniofacial muscles have significantly different embryonic origin, most current skeletal muscle differentiation protocols using human induced pluripotent stem cells (iPSCs) are based on somite-derived limb and trunk muscle developmental pathways. Since the lack of a protocol for craniofacial muscles is a significant gap in the iPSC-derived muscle field, we have developed an optimized protocol to generate craniofacial myogenic precursor cells (cMPCs) from human iPSCs by mimicking key signaling pathways during craniofacial embryonic myogenesis. At each different stage, human iPSC-derived cMPCs mirror the transcription factor expression profiles seen in their counterparts during embryo development. After the bi-potential cranial pharyngeal mesoderm is established, cells are committed to cranial skeletal muscle lineages with inhibition of cardiac lineages and are purified by flow cytometry. Furthermore, identities of iPSC-derived cMPCs are verified with human primary myoblasts from craniofacial muscles using RNA sequencing. These data suggest that our new method could provide not only in vitro research tools to study muscle specificity of muscular dystrophy but also abundant and reliable cellular resources for tissue engineering to support craniofacial reconstruction surgery.

中文翻译：

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从人类诱导多能干细胞生成颅面肌源性祖细胞用于骨骼肌组织再生。

颅面骨骼肌由大约 60 块肌肉组成，这些肌肉具有重要的功能，包括食物摄取、眼球运动和面部表情。尽管颅面肌具有显着不同的胚胎起源，但目前大多数使用人类诱导多能干细胞 (iPSC) 的骨骼肌分化方案都是基于体节衍生的肢体和躯干肌肉发育途径。由于缺乏颅面肌肉协议是 iPSC 衍生肌肉领域的一个重大差距，我们开发了一种优化协议，通过模仿颅面胚胎肌生成过程中的关键信号通路，从人类 iPSC 生成颅面肌源性前体细胞 (cMPCs)。在每个不同的阶段，人类 iPSC 衍生的 cMPC 反映了胚胎发育过程中其对应物的转录因子表达谱。在双潜能颅咽中胚层建立后，细胞被定型为颅骨骼肌谱系，抑制心脏谱系，并通过流式细胞术进行纯化。此外，iPSC 衍生的 cMPC 的身份通过使用 RNA 测序的来自颅面肌肉的人类原代成肌细胞进行验证。这些数据表明，我们的新方法不仅可以提供体外研究工具来研究肌营养不良症的肌肉特异性，还可以为组织工程提供丰富可靠的细胞资源，以支持颅面重建手术。细胞被定型为颅骨骼肌谱系，抑制心脏谱系，并通过流式细胞术纯化。此外，iPSC 衍生的 cMPC 的身份通过使用 RNA 测序的来自颅面肌肉的人类原代成肌细胞进行验证。这些数据表明，我们的新方法不仅可以提供体外研究工具来研究肌营养不良症的肌肉特异性，还可以为组织工程提供丰富可靠的细胞资源，以支持颅面重建手术。细胞被定型为颅骨骼肌谱系，抑制心脏谱系，并通过流式细胞术纯化。此外，iPSC 衍生的 cMPC 的身份通过使用 RNA 测序的来自颅面肌肉的人类原代成肌细胞进行验证。这些数据表明，我们的新方法不仅可以提供体外研究工具来研究肌营养不良症的肌肉特异性，还可以为组织工程提供丰富可靠的细胞资源，以支持颅面重建手术。