От няколко години екипът на проф. Ненад Бурсач от Университета

От няколко години екипът на проф. Ненад Бурсач от Университета ...

Как учени успяха да отгледат функциониращи мускули в епруветка.



От няколко години екипът на проф. Ненад Бурсач от Университета "Дюк" в САЩ работи по култивирането на мускулни клетки в лабораторни условия. През 2015 г. учените се доближават до целта, като успяват да възпроизведат функциониращи изкуствени клетки от истински човешки мускулни клетки, но едва в края на 2017 г. постигат и оригиналната си цел - да ги създадат "от нулата".

Революционният метод на Бурсач може да помогне в лечението на редица генетични и хронични заболявания, свързани с мускулна дистрофия, включително болестта на Хънтингтън и диабет. Научната разработка е публикувана в първата седмица на 2018 г. в журнала Nature и е цитирана от списанието "Уайърд".

Раз, два...

Мускулните клетки в човешкото тяло са три вида - скелетни, сърдечни и гладки. В лабораторията по биомедицинско инженерство на "Дюк" работят конкретно върху скелетните - тези, благодарение на които човешкото тяло извършва волеви движения. Съкращението на другите два вида е неволево, т.е. неконтролируемо и това не са тъканите, от които са съставени например бицепсът и трицепсът. Трудността в репликирането на скелетните мускулни клетки идва от това, че освен просто да съществуват, трябва да "умеят" и да реагират на различни външни импулси и стимули.

При предишните опити учените взимали биопсия с размерите на грахово зърно от естествената мускулна тъкан на човек и след това отглеждали нови идентични клетки, използвайки същата основа. Но този метод при пациенти с мускулна дистрофия, при които и без инвазивната намеса на учените мускулите намаляват и изчезват, не е нито желателен, нито желан, нито пък е етичен, коментира ръководителят на лабораторията по биомедицинско инженерство Ненад Бурсач. Освен това се оказало, че чрез биопсия отглеждането на нови клетки става твърде бавно и трудоемко.

...засилка...

Целта на учените била да намерят други клетки, които да свършат същата работа, но по-щадящо за пациентите и по-бързо за целите на потенциалното проучване и лечение. Разбира се - концентрирали се върху стволовите. Безвредно за участниците в експеримента извлекли големи количества кожни и кръвни клетки, които препрограмирали в стволови, след това - и в мускулни.

Използвали плурипотентни стволови клетки (такива, които могат да се трансформират в много други видове клетки) и генетично ги програмирали да произвеждат големи количества протеин, наречен Pax-7. Това ги превърнало в преходни миогенни тела, които след известно време добиват формата и функциите на зрели, съкращаващи се мускулни клетки.

Постигането на функционалност на една самостоятелната клетка обаче не е достатъчно. За да произведат цели работещи мускулни влакна, на учените са им необходими милиони такива клетки, подредени в специфична форма. Отнело им около пет седмици да направят от единичната клетка около 1000 нови преходни миогенни клетки, но пък оттам сравнително бързо прогресирали до милиони и милиарди.

"Заготовките" след това били излети в цилиндрични калъпи, направени от гел от естествения белтък фибрин, който се съдържа в големи количества в кръвта. Там те узрели и се свързали помежду си, формирайки триизмерната структура на мускулното влакно.

...скок!

След това, за да проверят дали изкуствените влакна наистина работят, Бурсач и колегите му ги трансплантирали в гърбовете на мишки, и оставили малки отвори, покрити с прозрачен материал, през които да ги наблюдават. Тъканите не само оцелели, но дори се адаптирали и вписали идеално сред останалите естествени муслкулни влакна на мишките. Следили жизнеността и активността им през цялото време - изглеждали и се държали съвсем като истински.

Учените открили и още една радостна способност на лабораторните мускулни клетки, сходна на истинските - да се регенерират. В изкуствените влакна се формирали специални депа от клетки, от които тъканите черпели нови клетки за възстановяване след натоварване или травма. При опитите за възпроизводство на клетки от биопсии тези депа били много оскъдни и нефункционални, докато със стволовите опити резервите били изобилни.

И пак.

Обаче изкуствените мускулни влакна от стволови клетки имат една слабост, по която сега ще работят Бурсач и екипът му. Проблемът е буквално в слабостта им или в малката сила, която успяват да генерират - те са по-незрели и по-немощни от естествените влакна, а също и от тези, отгледани от биопсия.

Според ръководителя на проекта обаче това не пречи на научните цели, за които ще се ползват засега тези изкуствени тъкани. С тях биомедицинските инженери ще могат да изследват всяка мускулно дегенеративна болест отблизо, както и да експериментират с генетични и регенеративни терапии, но без да се налага страдащите от подобни заболявания да даряват от плътта си.

Източник: dnevnik.bg