一个自我更新的仿生骨肌肉结构,使用诱导的肌源性原始细胞进行工程设计

科学领域:

• 生物材料工程 生物材料工程
• 再生医学是一种再生医学.
• 细胞生物学 细胞生物学

背景情况:

• 骨肌肉再生依赖于肌源性干细胞,但模仿这一过程的体外模型,包括自我更新和对齐的肌管形成,具有挑战性.
• 现有的模型往往无法复制本地肌肉组织的复杂细胞异质性和有组织的结构.

研究的目的:

• 在实验室中设计一种生物模拟骨肌肉结构,能够自我再生并产生对齐的髓管.
• 为了利用诱导的肌源性原生细胞 (iMPC) 和电聚烯酸 (PCL) 支架,创建一个功能性肌肉组织模型.
• 调查工程结构的肌体差异化程序和再生能力.

主要方法:

• 使用电来控制纤维方向的聚烯酸 (PCL) 基板的制造.
• 在PCL支架上培养诱导肌体原生细胞 (iMPC),以促进分化成对齐的肌管.
• 补充Matrigel以增强干细胞分化能力.
• 单细胞RNA测序 (scRNA-seq) 用于分析肌源性分化途径.
• 对暴露于肌肉菌剂后的结构再生的评估.

主要成果:

• 工程结构成功地产生了有组织的,多核的肌管与自我更新的干细胞一起.
• 单细胞RNA测序证实,iMPC衍生结构重复了一个逐步的肌源性分化程序.
• 这些结构在体外表现出再生,干细胞在损伤时分化为对齐的髓管,模仿体内骨肌肉的修复.
• 该协议被调整为创建人类肌细胞衍生的肌肉结构,表明翻译潜力.

结论:

• 使用iMPC和PCL支架开发了一种新的体外骨肌肉模型,它能够自我再生并形成对齐的髓管.
• 这种仿生系统准确地反映了肌原分化过程和骨肌肉修复机制.
• 工程结构对肌肉再生的基础研究和再生医学中的应用具有前景.