東北大學(xué)的一組研究人員開發(fā)了一種簡單的基于實驗室的系統(tǒng)，用于培養(yǎng)能夠劇烈收縮的人體肌肉細胞。該團隊使用在《科學(xué)報告》雜志上描述的模型來研究來自散發(fā)性包涵體有絲分裂 (sIBM) 患者的肌肉細胞的特性。
sIBM 是一種退行性疾病，會導(dǎo)致肌肉逐漸變?nèi)?。它通常影?50 歲以上的患者，主要影響手指和膝蓋的肌肉。觀察 sIBM 患者的肌肉細胞在運動過程中的工作方式對于更多地了解這種疾病至關(guān)重要。
這可以使用“體外運動模型”來實現(xiàn)，該模型包括在培養(yǎng)皿中生長稱為肌管的細長肌肉細胞，并向它們施加電脈沖以模擬肌肉收縮的效果。然而，這些廣泛使用的模型是有限的;人類肌管的收縮不是很好，因為它們的形狀是扁平的，并且牢固地附著在它們生長的材料上。相比之下，從其他物種(例如小鼠)獲得的肌管在相同條件下收縮得更強烈。
“我們著手開發(fā)一種新模型，它不僅可以幫助基礎(chǔ)肌肉研究，還可以幫助診斷使用從患者活檢樣本中獲得的肌肉細胞，這是非常有限的資源，”該大學(xué)副教授 Makoto Kanzaki 博士說東北大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程研究生院。
為了幫助人類肌管的生長，研究人員使用從小鼠細胞系中提取的肌肉細胞來制造一群營養(yǎng)豐富的結(jié)締組織。被稱為“飼養(yǎng)細胞”的小鼠細胞提供必需的蛋白質(zhì)以促進人體細胞的生長。他們使用這種方法來培育從 sIBM 患者獲得的肌肉干細胞生長的人體肌管。
他們發(fā)現(xiàn)，在沒有小鼠飼養(yǎng)細胞的情況下，人類肌管對電刺激的反應(yīng)幾乎沒有收縮。然而，一旦加入小鼠細胞，人體肌管在電刺激時表現(xiàn)出明顯的收縮相關(guān)活動。
研究人員使用了幾種不同的成像技術(shù)來檢查 sIBM 患者肌肉細胞的特性，并將它們與健康人的肌肉細胞進行比較。他們發(fā)現(xiàn) sIBM 肌管具有與正常肌管基本相同的肌肉特性。兩者都在電刺激下劇烈收縮，顯示出稱為肌節(jié)的肌纖維結(jié)構(gòu)的發(fā)育，并提高了稱為肌因子的骨骼肌蛋白水平。
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