東北大學(xué)的一組研究人員開發(fā)了一種簡(jiǎn)單的基于實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)，用于培養(yǎng)能夠劇烈收縮的人體肌肉細(xì)胞。該團(tuán)隊(duì)使用在《科學(xué)報(bào)告》雜志上描述的模型來(lái)研究來(lái)自散發(fā)性包涵體有絲分裂 (sIBM) 患者的肌肉細(xì)胞的特性。
sIBM 是一種退行性疾病，會(huì)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(xì)胞在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的工作方式對(duì)于更多地了解這種疾病至關(guān)重要。
這可以使用“體外運(yùn)動(dòng)模型”來(lái)實(shí)現(xiàn)，該模型包括在培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)稱為肌管的細(xì)長(zhǎng)肌肉細(xì)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?yàn)樗鼈兊男螤钍潜馄降模⑶依喂痰馗街谒鼈兩L(zhǎng)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(qiáng)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(xì)胞，這是非常有限的資源，”該大學(xué)副教授 Makoto Kanzaki 博士說(shuō)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(zhǎng)，研究人員使用從小鼠細(xì)胞系中提取的肌肉細(xì)胞來(lái)制造一群營(yíng)養(yǎng)豐富的結(jié)締組織。被稱為“飼養(yǎng)細(xì)胞”的小鼠細(xì)胞提供必需的蛋白質(zhì)以促進(jìn)人體細(xì)胞的生長(zhǎng)。他們使用這種方法來(lái)培育從 sIBM 患者獲得的肌肉干細(xì)胞生長(zhǎng)的人體肌管。
他們發(fā)現(xiàn)，在沒有小鼠飼養(yǎng)細(xì)胞的情況下，人類肌管對(duì)電刺激的反應(yīng)幾乎沒有收縮。然而，一旦加入小鼠細(xì)胞，人體肌管在電刺激時(shí)表現(xiàn)出明顯的收縮相關(guān)活動(dòng)。
研究人員使用了幾種不同的成像技術(shù)來(lái)檢查 sIBM 患者肌肉細(xì)胞的特性，并將它們與健康人的肌肉細(xì)胞進(jìn)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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