Inżynieria tkanki mięśniowej

Inżynieria tkanki mięśniowej jest podzbiorem ogólnej dziedziny inżynierii tkankowej , która bada połączone wykorzystanie komórek i rusztowań do projektowania terapeutycznych implantów tkankowych. Główną motywacją do inżynierii tkanki mięśniowej jest leczenie stanu zwanego wolumetryczną utratą mięśni (VML). VML może być spowodowany różnymi urazami lub chorobami, w tym urazami ogólnymi , uszkodzeniami pooperacyjnymi, ablacją raka , wadami wrodzonymi i miopatią zwyrodnieniową .

Chociaż mięśnie zawierają populację komórek macierzystych zwaną komórkami satelitarnymi które są zdolne do regeneracji małych urazów mięśni, uszkodzenia mięśni w VML są tak rozległe, że przytłaczają naturalne zdolności regeneracyjne mięśni. Obecnie VML leczy się autologicznym płatem mięśniowym lub przeszczepem, ale z tą procedurą wiążą się różne problemy. Zachorowalność w miejscu pobrania, brak tkanki dawcy i nieodpowiednie unaczynienie ograniczają zdolność lekarzy do odpowiedniego leczenia VML. Dziedzina inżynierii tkanki mięśniowej próbuje rozwiązać ten problem poprzez zaprojektowanie funkcjonalnego konstruktu mięśniowego, który można zastosować do leczenia uszkodzonego mięśnia zamiast pobierania autologicznego płata mięśniowego z innego miejsca na ciele pacjenta.

Mięsień jest naturalnie ułożonym narządem, z pojedynczymi włóknami mięśniowymi upakowanymi razem w większe jednostki zwane pęczkami mięśniowymi . Jednoosiowe ułożenie włókien mięśniowych pozwala im jednocześnie kurczyć się w tym samym kierunku i prawidłowo przenosić siłę na kości poprzez ścięgna . Głównym celem inżynierii tkanki mięśniowej jest tworzenie konstrukcji o funkcjonalności natywnego mięśnia i zdolności do kurczenia się. W tym celu niezwykle ważne jest wyrównanie konstruktu inżynierii tkankowej. Wykazano, że komórki hodowane na podłożach ze wskazówkami dotyczącymi wyrównania tworzą bardziej wytrzymałe włókna mięśniowe. Kilka innych kryteriów projektowych branych pod uwagę w inżynierii tkanki mięśniowej obejmuje porowatość rusztowania, sztywność, biokompatybilność i harmonogram degradacji. Idealnie sztywność podłoża powinna mieścić się w miogennym , który, jak wykazano, wynosi 10-15 kPa.

Analiza funkcjonalna konstruktu mięśniowego wytworzonego metodą inżynierii tkankowej jest ważna dla zilustrowania jego potencjału w zakresie regeneracji mięśni. Do oceny konstruktu mięśnia wytworzonego metodą inżynierii tkankowej na ogół stosuje się różne testy, w tym immunohistochemię , RT-PCR , stymulację elektryczną i wynikające z niej napięcie międzyszczytowe , obrazowanie za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego i odpowiedź in vivo.