快訊《AFM》各向異性3D圖案重建肌肉束狀組織
2021年4月12日 14:40瀏覽：2139
骨骼肌的組織工程學(xué)已被提出作為廣泛的肌肉損傷的一種潛在的再生治療方法。在這方面，骨骼肌的高度組織化的結(jié)構(gòu)使細(xì)胞的排列在肌肉組織工程中尤其不可或缺。然而，實現(xiàn)所需的對準(zhǔn)繼續(xù)證明是有挑戰(zhàn)性的，尤其是在
3D工程組織構(gòu)造中。
最近
，
韓國科學(xué)技術(shù)學(xué)院
Nakwon Choi
/延世大學(xué)
Seung‐Woo Cho
教授
團(tuán)隊
展示了一種仿生方法，
通過概括3D肌肉樣細(xì)胞和細(xì)胞外組織來生成功能性骨骼肌束樣組織。實現(xiàn)了肌肉細(xì)胞外基質(zhì)（MEM）納米纖維的各向異性3D對齊，該納米纖維能夠通過調(diào)節(jié)可拉伸彈性體芯片中的纖維形成動力學(xué)來提供促肌原性微環(huán)境。
重新編程的肌肉祖細(xì)胞沿著對齊的MEM納米纖維以3D構(gòu)型發(fā)育肌纖維
，最終達(dá)到骨骼肌的結(jié)構(gòu)和功能成熟。
由此產(chǎn)生的
3D肌肉束狀結(jié)構(gòu)可支持從頭肌肉再生，并在造成體積肌肉丟失和先天性肌營養(yǎng)不良的動物模型中誘導(dǎo)受傷肌肉的功能恢復(fù)。
這項研究不僅強(qiáng)調(diào)了模擬肌肉的結(jié)構(gòu)指導(dǎo)線索對3D肌肉組織工程的基本作用，而且還揭示了人工肌肉構(gòu)造在再生醫(yī)學(xué)中的臨床潛力。
相關(guān)論文以題為
Reconstruction of Muscle Fascicle‐Like Tissues by Anisotropic 3D Patterning
發(fā)表在《
Advanced
Functional
Materials
》上。
圖1
MEM的表征和3D對齊的MEM水凝膠的生成。
圖2
MEM的蛋白質(zhì)組學(xué)表征。
圖3
在
3D工程化骨骼肌構(gòu)造中增強(qiáng)了iMPC的肌發(fā)生。
圖4
3D工程骨骼肌構(gòu)建物中增強(qiáng)的整合素信號傳導(dǎo)。
圖5
是相關(guān)蛋白（
YAP），對3D MEM中iMPC的發(fā)生至關(guān)重要。
圖6
將
3D工程化的骨骼肌結(jié)構(gòu)移植到體積性肌肉丟失（VML）損傷小鼠模型中。
圖7
在肌肉營養(yǎng)不良的小鼠模型中，通過
3D工程化的肌肉結(jié)構(gòu)進(jìn)行肌肉再生和功能改善。
作者提出了一種新的工程策略，即使用肌肉特異性原纖維
ECM組件（MEM）的各向異性3D圖案以及直接重新編程的iMPC來構(gòu)建功能性3D骨骼肌。
該
結(jié)果表明，ECM結(jié)構(gòu)蛋白和ECM的各向異性排列不僅可以促進(jìn)細(xì)胞與基質(zhì)的相互作用，從而使細(xì)胞組織成有利于細(xì)胞與細(xì)胞相互作用和后續(xù)細(xì)胞融合的位置，而且還可以調(diào)節(jié)機(jī)械敏感信號以進(jìn)行肌肉重編程。
作者
發(fā)現(xiàn)代表了在工程化能夠治療VML損傷和先天性營養(yǎng)不良性肌肉疾病的人造肌肉組織方面邁出的非凡進(jìn)步。重組組織工程策略的翻譯潛力必須在未來的臨床前研究中使用更大的動物模型進(jìn)一步
驗證。另外，該策略可以擴(kuò)展到生產(chǎn)其他類型的
3D組織構(gòu)造，這些構(gòu)造需要高度組織化的3D對齊的細(xì)胞和細(xì)胞外結(jié)構(gòu)（例如，心臟，肌腱，韌帶等）以用于治療或其他目的。
參考文獻(xiàn)
：
doi.org/10.1002/adfm.202006227
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