В лаборатории впервые вырастили сокращающиеся человеческие мышцы

Исследователи из университета Дьюка впервые создали в лабораторных условиях скелетные мышцы взрослого человека, которые способны сокращаться и отвечать на внешние раздражители (электрические импульсы, биохимические сигналы и фармацевтические препараты) таким же образом, как и настоящие мышцы. Исследование проводилось под руководством доцента биомедицинской инженерии Ненада Бурсака (Nenad Bursac) и его аспирантки Лоран Мэдден (Lauran Madden).

вырастили сокращающиеся человеческие мышцы
Выращенные в лаборатории мышечные пучки под микроскопом

Бурсак и Мэдден начали свою работу с небольшой популяции клеток человека, которые уже не являются стволовыми клетками, но всё ещё не стали мышечной тканью. Они поместили их в 3D-каркас, заполненный питательным гелем, что позволило клеткам сформировать подобие настоящих мышечных волокон.

Отметим, что ранее та же группа учёных создала идентичные настоящим скелетные мышцы мышей, способные восстанавливаться после травмы.

«У нас был большой опыт в изготовлении искусственных мышц из клеток животных в лаборатории, – рассказывает Мэдден. – Мы меняли различные переменные, чтобы добиться оптимального результата».

Исследователи провели множество тестов, чтобы определить, насколько выращенные ими мышцы были похожи на мышечную ткань в человеческом теле. Оказалось, искусственные мышцы активно сокращаются в ответ на электрическую стимуляцию (впервые этого удалось достичь для выращенной в лаборатории человеческой мышцы). Также испытания показали, что сигнальные пути, позволяющие нервам активировать мышцы, были исправны и функциональны.

Выращенная в лаборатории ткань в ближайшее время позволит исследователям проводить тестирования новых лекарственных препаратов и изучать болезни, мешающие нормальному функционированию мышечной ткани человека. Всё это можно буде делать за пределами человеческого тела.

«Наша разработка поможет в проведении клинических испытаний, – рассказывает Бурсак. – С её помощью можно будет тестировать эффективность и безопасность лекарственных препаратов без ущерба для здоровья пациентов, а также воспроизводить функциональные и биохимические сигналы заболеваний, особенно редких недугов и тех, что затрудняют возможность провести биопсию мышечной ткани».

Чтобы убедиться, что мышцы могут быть использованы для медицинских тестов, исследователи подвергли их воздействию различных препаратов, в том числе статинов, используемых для снижения уровня холестерина, и кленбутерола, который спортсмены принимают для увеличения производительности.

В статье научного издания eLife учёные пишут, что эффекты от препаратов соответствуют тем, что наблюдаются у пациентов. Реакция на статины зависела от дозы и приводила к аномальным накоплениям жира в высоких концентрациях. Кленбутерол показал временное увеличение интенсивности сокращений. Оба эти эффекта также имеют место и в организме человека.

«Одной из наших целей является использование этого метода для персонализации медицины для пациентов, – говорит Бурсак. – Мы можем провести биопсию пациенту, вырастить новые мышцы и использовать их в качестве образцов. Так в ходе эксперимента можно будет лучше определить, какой препарат подойдёт в каждом конкретном случае«.

Также команда Бурсака пытается вырастить человеческие мышцы с помощью индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, а не клеток, извлечённых с помощью биопсии. Это делается по той причине, что при некоторых заболеваниях, например, мышечной дистрофии Дюшенна, биопсию провести нелегко.

Ссылка на источник