Ученые вырастили мышцы из клеток кожи

Ученые создали крошечные искусственные мышцы, которые сжимаются и реагируют на нервные и электрические стимулы, как и настоящие. Есть только один нюанс: функционирующие мышечные волокна были сделаны из клеток кожи, а не мышечных клеток.

Ученые вырастили мышцы

Раньше ученые смогли сделать мышечные клетки из других типов клеток; но до сих пор никто не смог создать функционирующие мышечные волокна. (Мышечные волокна представляют собой группы мышечных клеток.) ​​Успешный эксперимент, подробно описанный в статье, опубликованной вчера (9 января) в журнале Nature Communications, может помочь исследователям лучше изучить генетические мышечные дистрофии и протестировать новые методы лечения.

В исследовании использовали клетки от образцов кожи. Применили известный метод превращения этих клеток в так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые могут трансформироваться в клетки любого типа. Затем, используя новый метод, который они разработали, ученые смогли превратить эти плюрипотентные стволовые клетки в мышечные стволовые клетки, которые называются миогенными предшественниками.

«Мы принимаем эти индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, а затем превращаем их в мышечные клетки, заставляя их экспрессировать белок под названием Pax7, который сигнализирует клеткам о переходе в мышечные клетки», — сказал старший автор исследования Ненад Бурсак, профессор биомедицинской инженерии в Университете Дьюка в Северной Каролине. «Прошло около трех недель, пока они не перепрограммировались».

Используя только одну плюрипотентную стволовую клетку, взятую у донора, исследователи могут создать тысячи мышечных стволовых клеток, сказал Берсак. Это потому, что превратившись в мышечные стволовые клетки, эти клетки могут размножаться дальше.

Как только у ученых было достаточное количество мышечных стволовых клеток для работы, они отключили белок Pax7 (тот, который сигнализирует им о трансформации). Затем мышечные клетки помещали в трехмерную культуру, содержащую различные питательные вещества и факторы роста, которые стимулировали клетки к мышечным волокнам.

Через три недели в растворе образовались кусочки мышечной ткани длиной до 2 сантиметров, почти 1 миллиметр в диаметре.

Затем начнутся тесты. «Мы можем подвергнуть эти мышечные ткани всем классическим физиологическим тестам, которые вы можете измерить на животных или на людях», — сказал Бурсак.

В этом исследовании его команда опирается на прорыв, который они достигли три года назад, когда они стали первой командой в мире, создавшей функциональные человеческие мышечные волокна из клеток, взятых из биопсий мышц. Но по сравнению с предыдущими образцами волокна, изготовленные из клеток кожи, значительно слабее, сказал Бурсак. Он добавил, что это его команда хочет решить в своей будущей работе.

Кому нужны новые мышцы?

Развитие могло бы значительно улучшить способность исследователей изучать генетические мускульные заболевания, такие как мышечная дистрофия Дюшенна, которая поражает 1-300 мальчиков во всем мире. Люди с мышечной дистрофией Дюшенна начинают с мышечной слабости примерно в возрасте 4 лет. Состояние быстро прогрессирует, и к 12 годам пациенты теряют способность ходить. По имеющимся оценкам, большинство умирают в возрасте 26 лет.

«В генетических заболеваниях у детей мышцы уже повреждены, и это плохо, если мы делаем биопсии», — сказал Бурсак. «Этот метод позволяет нам генерировать образцы мышц из их кожи или образцов крови».

Поскольку волокна, созданные в исследовании, полностью функционируют, исследователи теперь могут изучить, как они реагируют на различные методы лечения.

«Будучи способными формировать функционирующую мышцу, мы можем действительно изучить различные параметры и посмотреть, могут ли определенные методы лечения привести к улучшению мышечной силы и сокращению мышц», — сказал Бурсак. «Мы надеемся, что это будет более полезным, чем исследования на животных».

Он отметил, что некоторые препараты, которые работают на мышах, могут быть токсичными для людей. По его словам, наличие таких искусственных человеческих мышечных волокон упростит разработку новых безопасных методов лечения.

Тем не менее, мышечные волокна, которые исследователи выращивали в лаборатории, были довольно маленькими. Размер мышечных волокон, которые можно выращивать, в настоящее время ограничен, потому что биоинженеры не могут создавать сосуды достаточно долго, чтобы поддерживать более крупные образцы, чем сантиметр или два, сказал Бурсак. Он добавил, что это препятствует всему направлению биоинженерии.

Он надеется, что техника может быть использована в будущем для реорганизации поврежденных клеток пациента в здоровые клетки и использования полученных мышечных волокон для улучшения качества жизни.

«Из-за ограничения по размеру, мы не можем использовать их для лечения больших мышечных травм», — сказал Бурсак. «Но если есть локализованная травма, особенно для конкретных мышц, тогда возможно применение в области тканевой инженерии».

Оставьте отзыв

Вызов врача на дом: помогают ли частные клиники участковым терапевтам
Ваши первые воспоминания могут быть вымыслом
Кошачий паразит заставляет начать свой бизнес
Частная медицинская клиника или государственная?