Ученые создали инновационную платформу микроскопии для изучения регенерации скелетных мышц

Исследователи из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) разработали передовую платформу на основе двухлазерного нелинейного оптического микроскопа для изучения динамики мышечных сателлитных клеток (MuSCs) в процессе регенерации мышц. Этот прорыв позволил выявить новые механизмы поведения MuSCs при восстановлении мышц, открывая путь для разработки целевых терапевтических стратегий при мышечных заболеваниях.

Процесс регенерации скелетных мышц зависит от сложного взаимодействия между MuSCs и различными клеточными элементами. При повреждении мышцы миелоидные клетки мигрируют к ране одновременно с активацией MuSCs.

Однако отсутствие подходящей технологии визуализации in vivo мешало анализу взаимодействия MuSCs с миелоидными клетками.

В совместной работе команда профессора Цюй Цзянаня с факультета электроники и компьютерной инженерии HKUST разработала двухлазерную мультимодальную платформу нелинейного оптического микроскопа для высокоразрешающей визуализации различных типов клеток и структур в живой скелетной мышце. Команда профессора У Чжэньго с отделения наук о жизни HKUST предоставила экспертизу в области биологии мышц и регенеративных процессов.

Используя эту инновационную технологию визуализации, их совместное исследование выявило новые детали сложных процессов, управляющих регенерацией мышц. Интересно, что исследование поставило под сомнение преобладающее представление о том, что немышечные клетки являются основными драйверами активации MuSCs. Вместо этого команда обнаружила, что MuSCs обладают врожденной способностью ощущать и реагировать на регенеративные сигналы независимо от внешних сигналов немышечных клеток.

Исследование также изучило роль миелоидных клеток, в частности макрофагов, в регуляции поведения MuSCs. Было обнаружено, что макрофаги не являются необходимыми для активации MuSCs, но играют решающую роль в их пролиферации и дифференцировке во время регенерации мышц. Снижение количества макрофагов приводило к нарушению деления клеток и увеличению фиброза в ходе регенеративного процесса, что указывает на их зависимую от стадии роль в обеспечении эффективного восстановления мышц.

Кроме того, исследование изучило взаимодействия между немышечными клетками и MuSCs в реальном времени. Постоянный физический контакт между этими типами клеток не был необходим для активации MuSCs или их деления. Вместо этого паракринная сигнализация от немышечных клеток, по-видимому, регулировала пролиферацию MuSCs, подчеркивая роль секретируемых факторов в координации регенеративных процессов.

Профессор Цюй отмечает: «Используя передовые методы визуализации, это исследование предлагает всестороннее академическое изучение сложных клеточных взаимодействий, вовлеченных в регенерацию мышц, раскрывая новые аспекты поведения MuSCs».

Профессор У добавил, что сотрудничество между инженерными командами и специалистами в области наук о жизни в этом исследовании представляет собой междисциплинарный подход к изучению регенерации скелетных мышц.

Результаты опубликованы в журнале Science Advances.