美培養出與肌肉相似組織工程骨骼肌具備修復能力

        美國杜克大學的生物醫學工程師在近日提前出版的美國《國家科學院學報》上報告了一項最新成果：他們在實驗室中培養出了看上去與真實肌肉非常相似的組織工程骨骼肌。它能夠快速有力地收縮，植入小鼠體內后很快就可與機體融合，并首次展示出在實驗器皿中和動物體內都能自行修復的能力。

　　通過實驗小鼠背部的一個窗口，研究人員得以實時監測這種組織工程肌在活體動物體內融合和發育的情況。杜克大學生物醫學工程副教授內納德·布爾薩克說，無論是他們在實驗室培養的組織工程肌，還是這項試驗性技術，都是朝著培養可用于疾病研究和傷病治療的肌肉邁出的重要步驟。“我們培養的肌肉是這一領域的一項重要進展。”布爾薩克說，“這是組織工程肌首次表現得能像原生的新生骨骼肌一樣強力地收縮。”

　　布爾薩克和研究生馬克·尤哈斯帶領的團隊發現，研制性能更好的肌肉需要具備兩個條件：發達的收縮性肌纖維和被稱為衛星細胞的肌肉干細胞池。每一塊肌肉都有衛星細胞儲備，一旦肌肉受傷，衛星細胞就會啟動并促發再生過程。物理學家組織網3月31日的報道稱，這項研究成功的關鍵就在于，研究人員為這些干細胞創建了微環境，讓它們在其中隨時待命。“簡單地植入衛星細胞或欠發達的肌肉并不能湊效。”尤哈斯說，“我們培養的發達肌肉可以為衛星細胞提供住處，一旦有需要，它們就能幫助肌肉組織恢復強勁和功能。”

　　該團隊在實驗室中對這種組織工程肌進行了全面測試。利用電脈沖刺激檢測其收縮強度的結果顯示，它比以往制造的任何仿生肌肉都要強壯10倍以上。研究人員還用蛇毒液中的一種毒素來破壞它，證明衛星細胞能夠激活、增殖并成功地治愈受傷的肌肉纖維。

　　接著，他們又用活體小鼠開展實驗，先對組織工程肌的肌纖維進行遺傳修改，使肌肉收縮時發出熒光閃爍，然后將肌肉插入小鼠背部一個帶有玻璃面板的小腔室中。在兩周的時間內，尤哈斯每隔兩天就透過玻璃窗口對植入的肌肉進行拍攝，觀察它們的生長情況。他們發現，隨著肌肉變得越來越強壯，熒光閃爍也越來越明亮。“我們可以看到并實時測量血管如何長入植入的肌肉纖維中，肌肉如何發育成熟并擁有與天然肌肉組織類似的強度。”尤哈斯說。

　　研究團隊目前已經開始著手檢驗這種組織工程肌是否可用于修復實際的肌肉損傷和疾病。“它能否血管化、受神經支配和修復受損肌肉的功能？”布爾薩克說，“這就是未來幾年中我們將要致力研究的課題。”