Методы выращивания скелетной мышечной ткани из стволовых клеток для изучения болезней
Команда лаборатории стволовых клеток и нейромышечной регенерации в Институте Фрэнсиса Крика разработала новые методы генерации мышечной ткани, которые помогут понять заболевания, связанные с дегенерацией мышц, и могут стать первыми шагами к будущей терапии регенерации мышц. Методы опубликованы в Nature Protocols.
Как команда подошла к созданию мышц?
Использован 3D-биоинженерный подход:
- Исходный материал: индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека (iPSC), способные стать любым типом клеток.
- Дифференцировка: клетки iPSC дифференцировали в различные типы клеток скелетной мышцы — миогенные (мышечные) клетки, нейроны и сосудистые клетки для роста кровеносных сосудов.
- Создание ткани: эти клетки объединили в 3D-гидрогелях под напряжением, создав каркас для роста мышцы.
Конечный результат — небольшой фрагмент скелетной мышечной ткани размером около 1 см. Ключевая особенность метода — возможность создавать лабораторные мышцы, отражающие особенности конкретных пациентов, если iPSC получены из их собственных клеток кожи.
Временные рамки процесса
- 2 недели: если клетки для создания мышц уже готовы (например, из банка замороженных стволовых клеток).
- 3–4 месяца: если начинать "с нуля" — с генерации и дифференцировки iPSC (около 2 месяцев), а затем их совместного роста в гидрогеле (ещё около 1 месяца).
Применение и перспективы
- Изучение болезней: можно выращивать мышцы от конкретных пациентов, чтобы лучше понять биологию заболеваний, характеризующихся дегенерацией мышц (например, мышечная дистрофия).
- Тестирование терапий: лабораторные мышцы можно
использовать для проверки потенциальных новых методов лечения.
- В статье показано, что структуры реагируют на неактивные вирусы, используемые для новой генной терапии, дозозависимым образом.
- Мини-мышцы можно использовать для изучения поведения стволовых клеток при доставке в мышечную ткань, что помогает оптимизировать возможные будущие стратегии клеточной трансплантации.
- Персонализированная медицина: мышцы, выращенные от отдельных пациентов, могут помочь в подборе наиболее эффективного для них лечения.
- Трансплантация: в исследовании показано, что искусственную мышцу можно успешно пересаживать и имплантировать мышам в качестве формы терапии замены ткани.