Когда травма, болезнь или травма вызывают значительную потерю мышечной массы, реконструктивные процедуры биоинженерии функциональных скелетных мышц могут потерпеть неудачу, что приведет к необратимым нарушениям.
Обнаружив синергию важности биохимических сигналов и топографических сигналов, исследователи из Института регенеративной медицины Уэйк Форест, Университета Сонгюнкван и Национального университета Чоннам разработали эффективный метод регенерации мышц и функционального восстановления у травмированных крыс. Они описывают результаты этого метода в журнале Applied Physics Reviews, изданном AIP Publishing.
Группа расширила метод, который они ранее разработали, используя специфические для мышц материалы, полученные из тканей организма (dECM-MA), для создания биочувствительных элементов, которые являются материалами, используемыми для 3D-печати тканей.
Они объединили dECM-MA из скелетных мышц свиней с фибрилляцией поли (ивинилового спирта) (PVA), методом, который дает сигналы молекулам в биочувствительности, чтобы направлять их к целевой ткани и гарантировать, что они правильно выровнены. Оптимизировав PVA для создания стабильных, жизнеспособных, хорошо выровненных клеточных структур, исследователи смогли улучшить регенерацию мышц и восстановление функций.
"Одним из основных преимуществ по сравнению с предыдущими подходами является самовыравнивание мышечных клеток в трехмерной структуре без каких-либо поддерживающих компонентов," сказал Сан Джин Ли, один из авторов. "Это может позволить нам создавать более клинически значимые биоинженерные мышечные конструкции."
Они опробовали методику на крысах с травмированными мышцами ног. По сравнению с неповрежденными крысами того же возраста и крысами с такой же травмой, но без лечения, крысы, получавшие метод регенерации мышц, показали восстановление мышечной функции более чем на 80%. Более того, биоинженерные мышцы хорошо интегрировались с нервной и сосудистой системами крыс.
Эти многообещающие результаты предполагают, что объединение dECM-MA с PVA является клинически осуществимым методом для достижения крупномасштабной регенерации ткани при условии, что повреждение не распространяется на близлежащие клетки, из которых могут быть получены тканевые материалы.
"Этот передовой подход биопечати к биоинженерии функциональных конструкций скелетных мышц может быть эффективным терапевтическим вариантом для лечения обширных повреждений мышечных дефектов с ускоренной иннервацией и васкуляризацией," Ли сказал.
Поскольку для этого метода требуются клетки от пациента, группа ожидает некоторых препятствий при переводе методологии для людей, где это будет особенно полезно для систем, требующих выравнивания на клеточном уровне, таких как сердечные и скелетные мышцы. Тем временем они планируют продолжить доклинические испытания более крупных, клинически значимых мышечных конструкций у более крупных животных, таких как кролики, собаки и свиньи.