У Вас есть вопросы по продукции? Вы хотите узнать цены или получить каталог продукции?
8(495) 290 33 12
8(495) 290 33 13

Многообещающая стратегия повышения функциональности поврежденных мышц

  Мускулатура является самой большой системой органов, на которую приходится 40% массы тела, и которая играет существенную роль в поддержании нашей жизни. Мышечная ткань примечательна своей уникальной способностью к самопроизвольной регенерации. Однако при серьезных травмах, таких как при автомобильной аварии или резекции опухоли, приводящих к потере объемной мышечной массы (VML), способность мышц к восстановлению значительно снижается.

  В настоящее время лечение потери мышечной массы включает в себя хирургические вмешательства с аутологичными мышечными клапанами или трансплантатами, сопровождаемые физической терапией. Однако хирургические процедуры часто приводят к снижению мышечной функциональности, а в некоторых случаях приводят к полному отказу трансплантата. Таким образом, есть потребность в дополнительных терапевтических возможностях для улучшения восстановления мышечной массы. Существует многообещающая стратегия повышения функциональной способности поврежденной мышцы – заново стимулировать регенерацию скелетной мышцы путем интеграции пересаженных клеток.

  Различные типы клеток, в том числе сателлитные мышечные клетки   (мышечные стволовые клетки), миобласты и мезенхимальные стволовые клетки, были использованы для лечения потери мышечной массы. Однако биопсия мышц, низкая доступность клеток и ограничения долгосрочного поддержания препятствуют клинической трансплантации, при том, что для обеспечения терапевтического эффекта могут понадобиться от миллионов до миллиардов зрелых клеток. Еще одним важным вопросом является контроль трехмерного микроокружения в месте повреждения для обеспечения того, чтобы трансплантированные клетки были правильно распределены в мышечных тканях с нужными структурами. Для повышения выживаемости и созревания пересаженных клеток при нахождении клеток-хозяев для регенерации мышц используются различные природные и синтетические биоматериалы. 

  Однако в развитии тканевых каркасов существуют неразрешенные давние дилеммы. Естественные каркасы демонстрируют высокий уровень распознавания клеток и сходства связанных клеток, но часто не могут обеспечить механическую прочность при значительных повреждениях и устойчивость тканей нагрузкам, при которых требуется долговременная механическая поддержка. В отличие от них, синтетические каркасы представляют собой точно спроектированную альтернативу с настраиваемыми механическими и физическими свойствами, а также со специальными структурами и биохимическим составом, но зачастую имеют проблему в виде недостаточного набора клеток и плохой интеграции с тканями хозяина. Для преодоления этих проблем исследовательская группа Центра наномедицины при Институте фундаментальных наук (IBS) в Сеуле (Южная Корея), Йонсейском университете и Массачусетском технологическом институте (MIT) разработала новый протокол искусственной регенерации мышц.

  Команда добилась эффективного лечения потери мышечной массы у мышей, используя технологию прямого перепрограммирования клеток в комбинации с натурально-синтетическим гибридным каркасом.

  Прямое клеточное перепрограммирование, также называемое прямым преобразованием, является действенной стратегией, обеспечивающей эффективную клеточную терапию, поскольку позволяет быстро генерировать специфические для пациента клетки с использованием аутологичных клеток из биопсии тканей. 

  Фибробласты – это клетки, которые обычно находятся в соединительных тканях, и они активно участвуют в заживлении ран. Поскольку фибробласты не являются окончательно дифференцированными клетками, их можно превратить в индуцированные мультипотентные прогениторные клетки (iMPCs), используя несколько различных транскрипционных факторов. В данном случае, эта стратегия была применена для обеспечения iMPC для инженерии мышечной ткани.

  Для обеспечения структурной поддержки пролиферирующих мышечных клеток был выбран поликапролактон (PCL) в качестве материала для изготовления пористого каркаса из-за его высокой биосовместимости. Хотя выщелачивание является широко используемым методом создания пористых материалов, оно в основном ограничивается созданием закрытых пористых структур. Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи дополнили обычный метод выщелачивания термическим вытягиванием, чтобы произвести специализированный PCL волоконный каркас. Эта технология облегчила высокопроизводительное производство пористых волокон с контролируемой жесткостью, пористостью и размерами, что позволяют точно подогнать каркас под места травм.

  Однако каркасы из синтетического PCL волокна сами по себе не обеспечивают оптимальных биохимических и локальных механических признаков, имитирующих мышечную специфическую микросреду. Поэтому создание гибридных каркасов было завершено путем встраивания гидрогеля с обесклеченным мышечным внеклеточным матриксом (MEM) в PCL структуру. В настоящее время MEM является одним из наиболее широко используемых натуральных биоматериалов для лечения объемной потери мышечной массы в клинической практике. Таким образом, исследователи полагают, что гибридные каркасы, разработанные с помощью MEM, имеют огромный потенциал при клиническом применении. Получившиеся биоинженерные конструкции мышечных волокон показали механическую жесткость, схожую с жесткостью мышечных тканей, и продемонстрировали повышенную мышечную дифференциацию и более длинное выстраивание мышц в лабораторных условиях. Кроме того, имплантация биоинженерных мышечных конструкций в модель потери мышечной массы у мыши не только способствовала регенерации мышц с повышенной иннервацией и ангиогенезом, но и способствовала функциональному восстановлению поврежденных мышц.

  Исследовательская команда отмечает: “Гибридная мышечная конструкция могла бы управлять реакцией добавленных извне перепрограммированных мышечных клеток и накапливающихся в популяции клеток хозяина для усиления функциональной регенерации мышц с помощью организации дифференцирования, паракринного эффекта и конструктивной ремоделяции тканей”.

  “Дальнейшие исследования необходимы для выяснения механизмов мышечной регенерации с помощью наших гибридных конструкций, а также для перехода к клиническому применению к развитию платформ для доставки клеток”, – заявляет Чо Сын У, профессор, Институт фундаментальных наук, Центр наномедицины, Колледж наук о жизни и биотехнологий Университета Йонсей.