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人工肌肉再生获突破!科学家利用一种生物工程纤维,顺利帮助骨骼肌肉再生

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 Evelyn Zhang • 2021-02-22 18:09:54 来源:前瞻网 E3939G0

肌肉组织有自发再生的能力,可以从压力和紧张中恢复过来。然而,严重的事件——如创伤或肿瘤切除,导致容积性肌肉丧失(VML),造成的损害远远超出肌肉的自然恢复能力。

一项新的研究提出了一种人工肌肉再生的新技术,使用直接的细胞重编程方法和天然合成的混合支架。它被成功地用于小鼠模型的容积性肌肉丧失(VML)治疗。相关研究成果发表在最新一期《先进材料》(Advanced Materials)上。

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在目前的VML治疗中,这种方法通常包括依靠自体肌肉皮瓣(取自同一个人其他部位的样本)的手术干预,这些自体肌肉皮瓣被移植,然后通过物理治疗程序引导恢复。

不幸的是,外科手术可能会导致肌肉功能减退。更糟糕的是,也有手术导致移植失败的病例——宿主排斥供体组织。这引起了人们对其他治疗方法的兴趣,这些方法可以提供更好的恢复肌肉损失的可能性。

研究的潜力之一是通过整合移植细胞诱导骨骼肌的新生与再生。这种方法已经使用了不同类型的细胞——肌肉干细胞、成肌细胞,甚至是间充质干细胞(细胞外基质中的成体干细胞)。然而,它的可行性很大程度上受到了细胞利用率差、有侵袭性肌肉活检和需要长期维护的阻碍。多达数十亿的成熟细胞可能需要提供可观察到的治疗效果。

另一个关键参数是对损伤部位周围微环境的全面控制。成功的VML治疗必须确保引入的细胞能够适应所需的具有兼容和可靠结构的肌肉组织。目前尽管各种天然和合成材料促进了恢复,但关于组织支架仍然存在一些问题。

天然支架具有较高的细胞识别能力和结合亲和力;对于需要长期支持的大病变,他们的机械稳定性开始下降。另一方面,合成支架具有更好的力学性能,但存在细胞过度聚集和宿主组织整合不良的问题。

研究人员在新的VML治疗技术的策略包括直接细胞重编程或直接细胞转化。它提供细胞治疗,允许使用来自组织活检的自体细胞快速生成靶细胞。在这种方法中,常用的细胞类型是成纤维细胞,常见于结缔组织,用于伤口再生。通过使用额外的转录因子,成纤维细胞可以转化为诱导肌源性祖细胞(iMPC),特别是因为恢复的成纤维细胞还不是终末分化细胞,允许它们被工程。

对于引入的肌肉细胞的结构支持,研究人员使用了聚己内酯(PCL)。这种高度生物相容性的材料也可以用来制造多孔支架。然而,传统的制造方法——如盐渍(salt leaching),只允许封闭的多孔结构。为了达到使PCL支架工作所需的孔隙率,研究人员通过热拉伸增加了盐渍程度,从而产生了由PCL纤维制成的定制支架。

这一系列操作使得肌纤维结构具有接近肌肉组织的机械刚度,增强肌肉分化,并在体外显示拉长的肌肉排列。该研究负责人指出,需要进一步的研究来阐明我们的混合结构的肌肉再生机制,并使细胞指导传递平台的临床翻译带来更强大功能。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源:https://www.sciencetimes.com/articles/29791/20210222/bioengineered-hybrid-fibers-assist-skeletal-muscle-regeneration.htm

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