Βιοϊατρικοί μηχανικοί ανέπτυξαν ανθρώπινο μυ από κύτταρα του δέρματος.
Οι βιοϊατρικοί μηχανικοί έχουν αναπτύξει τον πρώτο λειτουργικό ανθρώπινο σκελετικό μυ από επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα.
Η πρόοδος βασίζεται σε εργασία που δημοσιεύθηκε το 2015 όταν οι ερευνητές του πανεπιστημίου του Duke University μεγάλωσαν τον πρώτο μυϊκό ιστό που λειτουργούσε από κύτταρα που λήφθηκαν από βιοψίες μυών.
Αυτό το σπουδαίο επίτευγμα θα επιτρέψει στους επιστήμονες να αναπτύξουν μια συντονισμένη και οργανωμένη μαζική παραγωγή μυϊκών κυττάρων που μέχρι τώρα ήταν αδύνατο, επιπλέον αυτή η μέθοδος θα προσφέρει μια ευκολότερη οδό στην επεξεργασία του γονιδιώματος, θα βρεθούν νέες κυτταρικές θεραπείες, θα αναπτυχθούν ξεχωριστά προσαρμοσμένα μοντέλα καταπολέμησης για σπάνιες μυϊκές παθήσεις, θα βοηθήσει στην ανακάλυψη νέων φαρμάκων και πάνω σε αυτό το μοτίβο θα δημιουργηθούν νέες επιστημονικές μελέτες στη βιολογία.
Τα αποτελέσματα της επιστημονικής μελέτης δημοσιεύθηκαν σήμερα (Τρίτη, 9 Ιανουαρίου), στο Nature Communications.
«Ξεκινώντας με πολυδύναμα βλαστοκύτταρα που δεν είναι μυϊκά κύτταρα, αλλά μπορούν να γίνουν από κάθε υπάρχον κύτταρο στο σώμα μας, θα μας επιτρέψει να αναπτύξουμε έναν απεριόριστο αριθμό μυγογόνων προγονικών κυττάρων», δήλωσε ο Nenad Bursac, καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής στο Duke University. «Αυτά τα προγονικά κύτταρα μοιάζουν με τα βλαστοκύτταρα των ενήλικων μυών που ονομάζονται« δορυφορικά κύτταρα »τα οποία θεωρητικά μπορούν να δημιουργήσουν ένα ολόκληρο μυ, ξεκινώντας από ένα μόνο κύτταρο».
Στην προηγούμενη εργασία τους, ο Bursac και η ομάδα του ξεκίνησαν με μικρά δείγματα ανθρώπινων κυττάρων που ελήφθησαν από μυϊκές βιοψίες, που ονομάζονταν «μυοβλάστες», που είχαν ήδη προχωρήσει πέρα από το στάδιο των βλαστοκυττάρων αλλά δεν είχαν ακόμη καταστεί ώριμες μυϊκές ίνες . Αυτοί οι μυοβλάστες αυξήθηκαν με πολλές πτυχές και στη συνέχεια τους έβαλαν σε ένα υποστηρικτικό 3-D ικρίωμα γεμάτο με ένα θρεπτικό πήκτωμα που τους επέτρεψε να σχηματίσουν ευθυγραμμισμένες και λειτουργικές ανθρώπινες μυϊκές ίνες.
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές ξεκίνησαν αντ ‘αυτού με ανθρώπινα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα. Αυτά είναι κύτταρα που λήφθηκαν από ενήλικους μή-μυϊκούς ιστούς, όπως δέρμα ή αίμα, και είναι επαναπρογραμματισμένοι να επανέλθουν σε αρχέγονη κατάσταση. Στη συνέχεια τα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα αναπτύσσονταν, ενώ ταυτόχρονα διαχέονταν μέσω ενός μορίου που ονομάζεται Pax7 – το οποίο ουσιαστικά βοήθησε τα κύτταρα να αρχίσουν να γίνονται μυϊκά.
Καθώς τα κύτταρα πολλαπλασιάζονταν, έγιναν πολύ παρόμοια- αλλά όχι τόσο ισχυρά όσο τα ενήλικα μυϊκά βλαστοκύτταρα . Ενώ προηγούμενες μελέτες είχαν ολοκληρώσει αυτό το κατόρθωμα, κανείς δεν κατάφερε να αναπτύξει έπειτα αυτά τα ενδιάμεσα κύτταρα σε λειτουργικούς σκελετικούς μύες.
«Χρειάστηκαν χρόνια δοκιμών και σφαλμάτων για να επιτευχθεί αυτός ο σκοπός», δήλωσε ο Lingjun Rao, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο του Bursac και πρώτος συγγραφέας της μελέτης. «Αυτό που έκανε τη διαφορά είναι οι μοναδικές συνθήκες κυτταροκαλλιέργειας και η μήτρα 3-D, που επέτρεψαν στα κύτταρα να αναπτυχθούν πολύ πιο γρήγορα, από τις συνηθισμένες καλλιέργειες 2-D που χρησιμοποιούνται μέχρι τώρα».
Στη μελέτη, οι ερευνητές δείχνουν ότι μετά από δύο έως τέσσερις εβδομάδες καλλιέργειας 3-D, τα προκύπτοντα μυϊκά κύτταρα σχηματίζουν μυϊκές ίνες που συστέλλονται και αντιδρούν σε εξωτερικά ερεθίσματα, όπως ηλεκτρικούς παλμούς και βιοχημικά σήματα που μιμούνται νευρωνικές εισροές ακριβώς όπως ο φυσικός μυϊκός ιστός. Εμφύτευσαν επίσης τις νεοσύστατες μυϊκές ίνες σε ενηλίκους ποντικούς, και έδειξαν ότι επιβιώνουν και λειτουργούν για τουλάχιστον τρεις εβδομάδες, ενώ προοδευτικά ενσωματώνονται στον φυσικό ιστό μέσω αγγειοποίησης.
