Anonim

Pirmais cilvēka muskulatūras pacelšanās laboratorijā

Bioloģija

Kolins Džefrijs

2015. gada 14. janvāris

Duke Universitātes pētnieki apgalvo, ka tie ir pirmie, kas audzē cilvēka muskuļu audus, kas ir laboratorijā (Foto: Duke Universitāte)

Pētnieki, kas strādā Duke Universitātes Pratta Inženierijas skolā, apgalvo, ka pirmkārt, ir izveidojuši laboratoriju, kas ir audzējusi cilvēka muskuļu audus, kas saskaras un reaģē uz stimuliem. Elektriskie impulsi, bioķīmiskie signāli un farmaceitiskie līdzekļi ir izmantoti, lai radītu reakcijas audos, kas parāda, ka tā uzvedas tādā pašā veidā, kā to dara dabiskie cilvēka muskuļi. Tā rezultātā laboratorijas audzēti audi drīz var dot pētniekiem iespēju pētīt slimības un novērtēt zāles bez invazīvām procedūrām cilvēkiem.

Pētījumā, ko vadīja Nēads Bursacs, Dukes universitātes biomedicīnas inženieres asociētais profesors un Laurana Maddena, Bursa laboratorijas pēcdiploma pētniece, komanda sākās, izmantojot cilvēka šūnu paraugu, kas jau bija audzēts ārpus cilmes šūnām posms, bet vēl nav izveidojies muskuļu audos. Šos "miogenogēnus prekursorus " (tas ir, šūnas, kas kļūs par muskuļu audiem) pēc tam pētnieki izstiepa no atbalstošām sastatnēm, lai veicinātu to augšanu 3D un palielinātu to platību vairāk kā 1000 reižu to sākotnējā izmēra.

Izgatavota no PDMS (silikona), visa struktūra tika piepildīta ar augšanas barotni, kas ļāva šūnām attīstīties, bet pati struktūra palīdzēja veidot saskaņotas un funkcionējošas muskuļu šķiedras. Tā rezultātā komanda varēja audzēt apmēram 5 gramus muskuļu audu uz katru 50 mg donora audu - simtkārtīgi palielinoties masai.

"Mums ir liela pieredze, iegūstot bioartikālas muskuļus no dzīvnieku šūnām laboratorijā, un tas vēl ilga gadu, kad mēs pielāgojam mainīgos lielumus, piemēram, šūnu un želeju blīvumu, un optimizējot kultūras matricu un mediju, lai veiktu šo darbu ar cilvēka muskuļu šūnām, "teica Madden.

Lai noskaidrotu, cik cieši tas atkārtojis muskuļu audus, kas dabiski rodas cilvēka organismā, Madden ieguva jaunizveidotos muskuļu audus ar virkni testu. Tā rezultātā, kad tika izmantoti elektriskie stimulatori, Madden parādīja, ka muskuļi strauji samazinājās atbildes reakcijā. Kā pirmais cilvēka muskuļi, kas audzēti laboratorijā, lai reaģētu šādā veidā, vēlāki testi parādīja, ka visā jauno audu ceļu garumā nerviem aktivizēt muskuļus bija arī pilnīgi un funkcionējoši.

Pēc tam komanda atkal pievērsa uzmanību, noskaidrojot, vai tā radītie muskuļi varētu tikt izmantoti kā cilvēka radītā muskuļa aizstājējs medicīniskajos testos. Izmantojot dažādus medikamentus, tostarp holesterīna līmeni pazeminošus statīnus un efektivitātes uzlabojošu narkotiku klenbuterolu, kas bija pazīstama dažu sportistu lietošanai, komanda mēģināja noskaidrot reakcijas uz šīm zālēm saistībā ar to, kā reaģē dabiski audzēti muskuļi.

Kā izrādījās, šo zāļu iedarbība atbilst pacientu dokumentētajiem efektiem. Statīni uzrādīja no devas atkarīgu reakciju, un klenbuterols uzrādīja slimu, bet labvēlīgu logu palielinātai kontrakcijai. Labi audzētais muskuļu devas patiesi cilvēka reakcijas.

"Šī darba skaistums ir tāds, ka tas var kalpot kā pārbaudes klase klīniskiem izmēģinājumiem traukā. Mēs strādājam, lai pārbaudītu zāļu iedarbīgumu un drošību, neapdraudot pacienta veselību, kā arī reproducējot funkcionālo un bioķīmisko slimību signāli - īpaši reti sastopami un tie, kas padara grūtības veikt muskuļu biopsijas, "sacīja Bursac.

"Viens no mūsu mērķiem ir izmantot šo metodi, lai pacientiem sniegtu personalizētas zāles, " Bursac secināja. "Mēs varam ņemt no katra pacienta biopsiju, izaudzēt daudzus jaunus muskuļus kā izmēģinājuma paraugus un eksperimentēt, lai noskaidrotu, kuri narkotikas vislabāk darbosies katrai personai."

Zemāk redzamais īss video parāda muskuļu audu stimulēšanu laboratorijā.

Šī pētījuma rezultāti tika publicēti žurnālā eLIFE .

Avots: Duke Universitāte

Duke Universitātes pētnieki apgalvo, ka tie ir pirmie, kas audzē cilvēka muskuļu audus, kas ir laboratorijā (Foto: Duke Universitāte)

Ieteicams Redaktora Izvēle