Искусственный каркас для выращивания мышечной ткани в лаборатории

Исследователи из лаборатории Либерама в сотрудничестве с группой Сонга из UCL под руководством аспирантки Эйми Чизбро разработали новый синтетический каркас для выращивания мышечных клеток из человеческих стволовых клеток. Это позволяет эффективно создавать синтетическую мышечную ткань для изучения заболеваний мышц.

Результаты, опубликованные в Advanced Materials, показали, что каркас успешно поддерживает рост скелетной мышечной ткани.

Текущие исследования заболеваний мышц сталкиваются с проблемой выращивания мышечной ткани для экспериментов. Это связано с тем, что миофибриллы (мышечные клетки), формирующие ткань, окружены внеклеточным матриксом (ECM), который сложно воспроизвести в лабораторных условиях.

ECM действует как соединительный каркас, помогающий формировать структуру миофибрилл. Его наличие критически важно для роста и созревания мышечной ткани. Без надежного способа воспроизведения ECM ученые не могут выращивать мышечные ткани.

Новое исследование посвящено разработке гибкого синтетического каркаса, имитирующего ECM. Технология электроспиннинга позволяет ткать эластичные нановолокна из синтетических биоматериалов для создания каркаса-репликанта ECM, на котором можно выращивать мышечную ткань из человеческих стволовых клеток.

В статье показано, что синтетический ECM — нановолоконный каркас — успешно поддерживает нормальный рост и стабилизацию скелетной мышечной ткани.

Авторы также встроили молекулярный световой сенсор в геном стволовых клеток, чтобы создать миофибриллы, сокращающиеся при воздействии световых импульсов. Это означает, что искусственная мышечная ткань может сокращаться, как мышцы в организме.

В результате ученые могут создавать множество идентичных моделей мышечной ткани для экспериментов. Это помогает лучше понять механизмы сокращения при мышечных заболеваниях, а также тестировать кандидаты в лекарства на одной и той же идеальной модели ткани.

Помимо моделирования и тестирования препаратов для лечения мышечных заболеваний, искусственный каркас ECM потенциально может использоваться для выращивания замещающей мышечной ткани для пациентов с травмами скелетных мышц.

Исследователи также отметили, что синтетическую мышечную ткань можно использовать для изучения ряда заболеваний. Аспирант лаборатории Либерама Питер Харли выращивает миофибриллы, соединенные с двигательными нейронами, созданными из человеческих стволовых клеток. Эта система предназначена для имитации нервно-мышечной цепи для изучения бокового амиотрофического склероза (БАС).