В лаборатории впервые выращены способные сокращаться человеческие мышцы

Ученые Дюкского университета (США) впервые вырастили в лабораторных условиях скелетную мускулатуру человека, которая может сокращаться и отвечать на внешние электрические стимулы, биомеханические сигналы и фармпрепараты, как естественная мускулатура.

Выращенная в лаборатории ткань вскоре позволит исследователям тестировать новые лекарства и изучать болезни на функционирующих человеческих мышцах вне человеческого тела.

Эксперимент проводился под руководством проф. Nenad Bursac и докторанта Lauran Madden из лаборатории Bursac. «Прелесть этой работы в том, что мы можем предоставить клиническим исследованиям огромное поле для деятельности, – говорит Bursac. – Теперь мы можем тестировать лекарства на эффективность и безопасность, не подвергая риску здоровье пациента, а также изучать функциональные и биохимические аспекты болезней – особенно редких и тех, при которых взятие биопсии мышечной ткани затруднено».

Bursac и Madden начинали с маленьких образцов человеческих клеток, которые уже прошли стадию стволовых, но еще не дифференцировались до полноценной ткани. Они размножали их, а затем помещали в специальные поддерживающие 3D каркасы, наполненные питательным гелем, для того чтобы те могли вырастать в полноценные мышечные волокна.

У авторов был богатый опыт выращивания искусственных мышц из клеток животных в лабораторных условиях, но все же понадобились годы, чтобы подобрать плотность геля и свойства питательной среды для того, чтобы начать работать с человеческой мускулатурой.

Для того чтобы проверить, как искусственно выращенная ткань будет служить средой для проведения клинических исследований лекарств, Bursac и Madden изучили ее ответ на множество лекарств, включая статины, используемые для снижения холестерина, и кленбутерол, который незаконно употребляется атлетами в качестве допинга. Полученный ответ был схож с тем, что дает нормальная человеческая мышечная ткань. На статины был получен дозозависимый эффект аномального накопления жира в высоких концентрациях. Кленбутерол показал узкое окно эффективности для увеличения сократимости. Оба этих эффекта задокументированы у людей. Кленбутерол в приводимых дозах не вызывал повреждения мышечной ткани у грызунов, рост мускулатуры в лабораторных условиях был аналогичен естественному росту человеческой мускулатуры.

«Наша цель – сделать лекарства индивидуальными, – говорит Bursac. – Мы можем взять биопсию у каждого пациента и вырастить новые образцы мышцы, чтобы выяснить, какой именно препарат лучше всего подходит данному больному».

Эта цель не за горами. Bursac уже работает с другими клиницистами из Дюкского университета (включая проф. педиатрии Dwight Koeberl) над выявлением зависимости между эффективностью препаратов у пациентов и их эффектами на лабораторно выращенных мышцах. Группа Bursac также пытается вырастить мышечную ткань, используя плюрипотентные клетки, а не материалы биопсий, потому что при некоторых заболеваниях (например, при миодистрофии Дюшенна) взятие биопсии из мышечной ткани затруднено.