Когда травма, болезнь или травма вызывают значительную потерю мышечной массы, реконструктивные процедуры биоинженерии функциональных скелетных мышц могут потерпеть неудачу, что приведет к необратимым нарушениям.
Обнаружив синергию важности биохимических сигналов и топографических сигналов, исследователи из Института регенеративной медицины Уэйк Форест, Университета Сунгюнкван и Национального университета Чоннам разработали эффективный метод регенерации мышц и функционального восстановления у травмированных крыс. Они описывают результаты этого метода в журнале Applied Physics Reviews от AIP Publishing.
Группа расширила метод, который они ранее разработали, используя специфические для мышц материалы, полученные из тканей организма (dECM-MA), для создания биочувствительных элементов, которые являются материалами, используемыми для 3D-печати тканей .
Они объединили dECM-MA из скелетных мышц свиней с фибрилляцией пол (ивинилового спирта) (PVA), методом, который дает сигналы молекулам в биочувствительности, чтобы направлять их к целевой ткани и гарантировать, что они правильно выровнены. Оптимизировав PVA для создания стабильных, жизнеспособных, хорошо выровненных клеточных структур, исследователи смогли улучшить регенерацию мышц и восстановление функций.
«Одним из основных преимуществ по сравнению с предыдущими подходами является самовыравнивание мышечных клеток в трехмерной структуре без каких-либо поддерживающих компонентов», — сказал Сан Джин Ли, один из авторов. «Это может позволить нам создавать более клинически значимые биоинженерные мышечные конструкции».
Они опробовали эту технику на крысах с поврежденными мышцами ног. По сравнению с неповрежденными крысами того же возраста и крысами с такой же травмой, но без лечения, крысы, получавшие метод регенерации мышц, показали восстановление более 80% мышечной функции. Более того, биоинженерные мышцы хорошо интегрировались с нервной и сосудистой системами крыс .
Эти многообещающие результаты предполагают, что объединение dECM-MA с PVA является клинически осуществимым методом для достижения крупномасштабной регенерации ткани при условии, что повреждение не распространяется на близлежащие клетки, из которых могут быть получены тканевые материалы.
«Этот передовой подход биопечати к биоинженерии функциональных конструкций скелетных мышц может быть эффективным терапевтическим вариантом для лечения обширных повреждений мышечных дефектов с ускоренной иннервацией и васкуляризацией», — сказал Ли.
Поскольку для этого метода требуются клетки от пациента, группа ожидает некоторых препятствий при переводе методологии для людей , где это будет особенно полезно для систем, требующих выравнивания на клеточном уровне, таких как сердечные и скелетные мышцы. Тем временем они планируют продолжить доклинические испытания более крупных и клинически значимых мышечных конструкций у более крупных животных, таких как кролики, собаки и свиньи.
