研究人员设计了一种新的人工肌肉再生方案。他们利用直接细胞重编程技术（DCR），结合天然-合成混合支架，在小鼠模型中实现了对体积性肌肉损失（VML）的有效治疗。
三维类骨骼肌生物工程结构示意图。
肌肉是人体最大的器官，在维持生命的过程中起着至关重要的作用。肌肉组织具有独特的自发再生能力。然而，车祸或肿瘤切除导致的体积性肌肉损失（VML）会使肌肉的恢复能力显著降低。
目前，针对VML的治疗方案主要包括手术干预自体肌皮瓣或搭配物理治疗的移植术。外科手术常常会削弱肌肉功能，且移植失败率极高。因此，研究人员需要找到额外的治疗策略来改善肌肉损失的恢复情况。
通过移植细胞整合诱导骨骼肌的新生再生，是改善受损肌肉功能的颇具前景的方案。为此，研究人员已经开发了多种天然和合成生物材料，用于强化移植细胞的存活与成熟。
然而，在组织支架的发展过程中仍有许多难题。例如，天然支架在需要长期机械支持的大型病变或承重组织中，无法提供机械稳定性；合成支架虽然具有可调的机械、物理性能，但与宿主组织的结合亲和性较差。
受损肌肉组织接受移植1周（a）和4周（b~c）后的恢复情况。
phys.org网站当地时间2月21日报道，为了解决上述应用缺陷，韩国基础科学研究所（IBS）、延世大学（YSU）和美国麻省理工学院（MIT）的研究人员设计了一种新的人工肌肉再生方案。他们利用直接细胞重编程技术（DCR），结合天然-合成混合支架，在小鼠模型中实现了对VML的有效治疗。相关研究成果刊登在《先进材料》杂志中。
DCR是一种有效的细胞治疗策略，因为它能让源自组织活检的自体细胞快速生成患者特异性靶细胞。成纤维细胞是结缔组织中最常见的细胞之一，广泛参与了创面愈合过程。在肌肉组织工程中，研究人员试图用成纤维细胞提供诱导肌源性祖细胞（iMPCs）。
为了向增殖的肌肉细胞提供结构支撑，研究人员选择了高生物相容性的聚己内酯（PCL）作为制备多孔支架的材料。盐浸法是制备多孔材料的常见方法，但它局限于制造封闭的多孔结构。为此，研究人员将传统盐浸法与热拉伸工艺相结合，制造了定制的PCL纤维支架。
该技术促进了多孔纤维的高通量制造，使其具有可控的刚度、孔隙率和尺寸，并可实现按需剪裁。
为了提供模拟肌肉特异性微环境的最佳生化条件和局部机械条件，研究人员在PCL结构中掺入了脱细胞肌肉细胞外基质（MEM）水凝胶。目前，MEM是临床应用最广泛的治疗VML的天然生物材料之一。因此，研究人员认为MEM复合支架具有巨大的临床应用潜力。
合成的生物工程肌纤维结构表现出与肌肉组织类似的机械刚度，并在体外显示出强化的肌肉分化与肌肉拉伸效果。此外，在VML小鼠模型中植入生物工程肌肉，不仅促进了肌肉再生，增加了神经支配和血管生成，还促进了受损肌肉的功能恢复。
研究人员指出，混合肌肉结构可能引导了外源性添加的重编程肌肉细胞的反应，并渗透宿主细胞群，通过协调分化、旁分泌效应和组织重塑，促进了功能性肌肉再生。
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《先进材料》
期刊编号：0935-9648
原文链接：
https://phys.org/news/2021-02-bioengineered-hybrid-muscle-fiber-regenerative.html
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