PNAS:杜克大学培育出可自愈的人工肌肉

2014-4-08 10:09 来源: 新浪科技
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科学家制造出不仅功能像真正肌肉还可自行治疗的活骨骼肌。照片显示,长长的颜色艳丽的改造后肌肉纤维已被着色,目的是让科学家可以观察将其植入一只老鼠体内后的生长情况

照片展示了置于一种蛇毒毒素中的改造后肌肉纤维的损伤和恢复。科学家首次证明了改造后肌肉植入一只活动物后可以自行修复。照片中的蓝色代表受损肌肉

        严重的运动损伤和疾病可能伤害人的肌肉,影响他们的生活质量。但随着科学家制造出不仅功能像真正肌肉还可自愈的活肌肉,这种情况有望得到改善。

  对老鼠进行的实验证实了这种在实验室培育出的组织的有效性。这些活肌肉来自不成熟的前体细胞。研究人员认为,这标志着人体肌肉替代物的研发向前迈进重要一步。和以前的生物工程改造肌肉样本不同的是,这些人工制造的肌肉纤维可像真正肌肉一样进行强有力的收缩。

  卫星细胞是自行修复机制的关键。这些休眠的干细胞被损伤激活,然后再生受损组织。研究人员在《美国国家科学院院刊》杂志上撰文说,奥秘是为它们提供合适的环境。北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学研究生同时又是这个科研组成员的马克-朱哈斯表示:“只是植入卫星细胞或欠发达的肌肉不会起到作用。我们制造的发育良好的肌肉为卫星细胞的生存提供合适环境,随后它们开始修复肌肉组织,并让肌肉组织恢复功能。”

  用电脉冲刺激组织使其收缩的实验证明,这种改造肌肉比以前任何在实验室培育出的肌肉都强10多倍。先用蛇毒毒素损伤肌肉,接着把卫星细胞植入肌肉中,就会看到这些细胞活跃起来,逐渐繁殖,最后修复受损的肌肉纤维。

  科学家通过插入老鼠背部的小玻璃窗看到肌肉在一只活动物体内的结合和成熟。肌肉纤维收缩时使它们发出荧光的基因修饰让科学家实时观察它们的成长进度成为可能。它们越强壮,发出的荧光就越明亮。朱哈斯说:“我们可实时观察和测量长成植入肌肉纤维的血管。”

  杜克大学生物医学工程学副教授内纳德-布尔萨克表示,在实验室培育出的肌肉和实验技术是制造用于研究疾病和治疗伤害的可行肌肉领域的重要进步。他说:“我们制造出的肌肉标志着该领域向前迈进重要一步。制造出像真正新生骨骼肌一样有力收缩的改造肌肉还尚属首次。”