211service.com
Mikrovītnes palīdz izaudzēt jaunus muskuļus
Pētnieki ir izlabojuši lielas muskuļu brūces pelēm, audzējot un implantējot mikropavedienus, kas pārklāti ar cilvēka muskuļu šūnām. Šķiet, ka mikrovītnes, kas izgatavotas no tā paša materiāla, kas izraisa asins recekļu veidošanos, palīdz šūnām augt pareizā orientācijā, kas ir ļoti svarīga strādājošo muskuļu audu atjaunošanai.
Muskuļu labošana: Matu plānie pavedieni, piemēram, šeit parādītie, tika apsēti ar muskuļu šūnām un implantēti brūcēs, lai palīdzētu dziedēt muskuļus pelēm.
Mēs izvirzām hipotēzi, ka šūnas migrē pa šīm sastatnēm, kas darbojas kā kanāls, saka Džordžs Pins , Vusteras Politehniskā institūta bioinženierijas asociētais profesors. Pins izstrādāja mikropavedienu tehnoloģiju. Implantētās šūnas ātri integrējas esošajā muskulī un samazina rētaudu veidošanos. Šūnas aug telpā, kur agrāk atradās muskuļi, taču tās aug vadīti.
Pašlaik ārsti nevar darīt daudz, ja kāds gūst smagus muskuļu savainojumus, piemēram, autoavārijā vai sprādzienā. Brūcē var veidoties biezas rētaudu joslas, atstājot muskuļu smagus un neatgriezeniskus traucējumus.
Zinātnieki izstrādā daudzas pieejas, lai radītu rezerves muskuļus, tostarp šūnu plāksteru audzēšanu traukā, cilmes šūnu injicēšanu bojātos muskuļos un ar šūnām iesētu sastatņu implantēšanu, kas paredzētas, lai atdarinātu vietējos audus. Lai gan visi šie centieni liecina par solījumu noteiktiem lietojumiem, viens no galvenajiem izaicinājumiem ir pietiekami daudz šūnu audzēšana pareizajā struktūrā, lai dziedētu lielas muskuļu brūces.
Muskuļu izlīdzināšana ir ļoti svarīga, saka Kevins Kits Pārkers , Hārvardas universitātes bioinženieris, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Ja vēlaties, lai sarkomēri [muskuļu funkcionālā pamatvienība] būtu izlīdzināti, tādējādi jūs iegūstat muskuļu kontrakcijas.
Pins un viņa līdzstrādnieki, tostarp Rejs Peidžs , WPI Bioinženierijas institūta docents, mērķis ir atrisināt šo problēmu, audzējot šūnas gar mikrovītnēm. Šīs līdz matiem plānās šķipsnas ir izgatavotas no fibrīna, proteīna polimēra, ko organisms izmanto, lai uzsāktu brūču dzīšanu, un kas ir izplatīta audu inženierijas sastāvdaļa. Lai izveidotu mikropavedienus, pētnieki vienlaikus no divām mazām caurulēm izspiež fibrinogēnu, fibrīna pamatelementu, un trombīnu, enzīmu, kas katalizē šķīstošās fibrinogēna olbaltumvielas polimērā. (Mikrodiegi tiek pētīti arī citiem lietojumiem, piemēram, augošiem sirds muskuļa plankumiem, lai labotu bojājumus pēc sirdslēkmes.)
Diegi tika apsēti ar cilvēka muskuļu šūnām, kas iegūtas no operācijas laikā izmestajiem audiem. Pirms sēšanas Peidža komanda audzēja šūnas apstākļos, kas lika tām atdalīties vai kļūt juvenīlākām, mazāk specializētām šūnām, kas savukārt ļāva tām labāk atjaunoties.
Lai pārbaudītu tehnoloģiju ar pelēm, pētnieki izgrieza apmēram 30 procentus no dzīvnieku stilba kaula priekšējā muskuļa, kas atrodas apakšstilba priekšpusē. Pēc tam viņi brūcē implantēja ar šūnām iesētus mikropavedienus. (Vietnes diametrs, aptuveni 50 līdz 100 mikroni, ir piecas līdz desmit reizes lielāks par šūnu izmēru.)
Pētnieki uzskata, ka fibrīna sastatnes sūta signālu signālus, kas atdarina vietējo brūču dzīšanu, saistīšanos ar augšanas faktoriem un citām molekulām, kas atrodamas asins recekļos. Tas arī piesaista enzīmu, kas sadala fibrīnu, atbrīvojot fibrinogēna proteīnus, kas signalizē apkārtējām šūnām migrēt un augt jaunus audus, saka Pins.
Šķita, ka šūnas integrējās saimnieka audos tikai pāris dienu laikā. Pēc nedēļas mikrovītnes sāka degradēties, un pētnieki redzēja, ka muskuļu šķiedras bija ieaugušas atstātajā zonā. Pēc 10 nedēļām brūces pamatne bija pilna ar cilvēka šūnām, kas izskatījās kā nobriedušas muskuļu šķiedras. Peidžs prezentēja pētījumu bioinženierijā simpozijs WPI šī mēneša sākumā.
Pētnieki tagad mēģina noteikt, vai jaunie audi uzvedas kā normāli muskuļi. Agrīnie pierādījumi liecina, ka implanti arī veicināja vietējo muskuļu šūnu augšanu, lai gan Peidžs saka, ka viņiem tas joprojām ir jāapstiprina.
Turklāt pelēm, kurām tika implantēti mikrodiegi, bija daudz mazāk rētaudu nekā dzīvniekiem, kuriem bija jādziedē pašiem. Mikrovītnes dramatiski samazināja brūces zonā nogulsnētā kolagēna [galvenā rētaudu sastāvdaļa] daudzumu, saka Peidžs. Kolagēna vietā mēs redzam daudz [labi sakārtotu] muskuļu audu.
Peidžs saka, ka, lai gan citi zinātnieki ir spējuši zināmā mērā atjaunot muskuļus, WPI tehnoloģija izārstēja daudz lielāku ievainojumu zonu nekā iepriekšējie pētījumi. Tas var būt tāpēc, ka mikrovītnes palīdz atrisināt vienu no galvenajām problēmām, veidojot lielākus jaunu audu slāņus, — nodrošināt pietiekamu asins piegādi, kas ir ļoti svarīga šūnu izdzīvošanai. Viens no iemesliem, kāpēc mēs vēlējāmies izpētīt mikrovītnes, bija tas, ka mēs uzskatījām, ka atstarpe starp pavedieniem dos vietu asinsvadu veidošanās un muskuļu šūnu augšanai, saka Peidžs.
Hārvardas Pārkers, kurš audzē sirds muskuļus, izmantojot vēl mazākas šķiedras, piekrīt, piebilstot, ka daži audu inženierijas cilvēki izmanto šo pieeju. Ja es tur ievietošu cietu gaļas gabalu, centrs kļūs hipoksisks [vai skābekļa bads], saka Pārkers. Ja es atstāju vietu starp šūnām, ir vieglāk piesaistīt vietējos asinsvadus.