Учёные впервые вырастили из стволовых клеток работающие человеческие мышцы

Впервые в мире биоинженеры из Университета Дьюка создали функционирующую человеческую скелетную мышцу из плюрипотентных стволовых клеток, которые способны продуцировать любую форму клеток или тканей тела. Эта работа основана на предыдущей работе исследователей в 2015 году, в ходе которой они смогли вырастить рабочую мышечную ткань человека из клеток, извлечённых из мышц с помощью биопсии.

Последнее достижение, когда мышцы выращивают из совершенно иных клеток, может открыть двери для гораздо более продвинутых приложений, таких как клеточная терапия, создание новых лекарств и способность выращивания большого количество мышц, а также расширить наше собственное понимание биологии человека.

Использование плюрипотентных стволовых клеток, которые не являются мышечными клетками, но могут стать любыми существующими клетками в нашем организме, позволило учёным выращивать неограниченное количество миогенных клеток-предшественников. Эти клетки-предшественники напоминают взрослые мышечные стволовые клетки, так называемые «спутниковые клетки», из которых теоретически можно вырастить целую мышцу, начиная даже с одной клетки.

В ходе своей работы исследовательская группа смогла создать мышечные волокна, реагирующие на раздражители, такие как электрический импульс или химические вещества, подобные нейронным сигналам, так же, как и естественная мышечная ткань. Когда ткань, выращенная стволовыми клетками, была имплантирована взрослым мышам, команда обнаружила, что она выжила и функционировала в течение, по меньшей мере, трёх недель, всё время интегрируясь с родной тканью животных.

Чтобы создать такую функционирующую мышечную ткань, исследователи начали с человеческих плюрипотентных стволовых клеток, взятых из других взрослых тканей, таких как кожа или кровь. Затем эти клетки были «перепрограммированы» таким образом, чтобы они стали намного проще и неопределённее. Эти стволовые клетки затем были обработаны молекулой Pax7, которая подавала сигнал, что эти клетки, по мере роста, должны становиться именно мышцами.

В чём заключалось уникальное достижение учёных, так это в создании условий для роста клеточной культуры в трёхмерной матрице, которая позволяла клеткам расти и развиваться намного быстрее и дольше, чем при чаще используемой двухмерной культуре.

Это успех может иметь ошеломляющие медицинские применения с точки зрения исследований, содействия пониманию редких заболеваний и вариантов лечения повреждений мышц.

Однако предстоит ещё проделать большую работу, поскольку мышечная ткань, полученная из стволовых клеток, содержала большое количество «спутниковых клеток», необходимых для восстановления повреждений. Выращенная этим методом ткань была не такая сильная, как натуральные мышцы или мышцы, выращенные из биопсийного материала. В будущем исследователи надеются, что они смогут использовать ткань, полученную из стволовых клеток, для регенеративной терапии или в сочетании с генетической терапией, которая может устранить неисправности в стволовых клетках пациента, а затем вырастить новые области полностью здоровой мышцы.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.