能像原生一樣強(qiáng)力收縮，具備自我修復(fù)能力

美國杜克大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程師在近日提前出版的美國《國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上報(bào)告了一項(xiàng)最新成果：他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)出了看上去與真實(shí)肌肉非常相似的組織工程骨骼肌。它能夠快速有力地收縮，植入小鼠體內(nèi)后很快就可與機(jī)體融合，并首次展示出在實(shí)驗(yàn)器皿中和動(dòng)物體內(nèi)都能自行修復(fù)的能力。

通過實(shí)驗(yàn)小鼠背部的一個(gè)窗口，研究人員得以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這種組織工程肌在活體動(dòng)物體內(nèi)融合和發(fā)育的情況。杜克大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程副教授內(nèi)納德·布爾薩克說，無論是他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的組織工程肌，還是這項(xiàng)試驗(yàn)性技術(shù)，都是朝著培養(yǎng)可用于疾病研究和傷病治療的肌肉邁出的重要步驟。“我們培養(yǎng)的肌肉是這一領(lǐng)域的一項(xiàng)重要進(jìn)展。”布爾薩克說，“這是組織工程肌首次表現(xiàn)得能像原生的新生骨骼肌一樣強(qiáng)力地收縮。”

布爾薩克和研究生馬克·尤哈斯帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，研制性能更好的肌肉需要具備兩個(gè)條件：發(fā)達(dá)的收縮性肌纖維和被稱為衛(wèi)星細(xì)胞的肌肉干細(xì)胞池。每一塊肌肉都有衛(wèi)星細(xì)胞儲(chǔ)備，一旦肌肉受傷，衛(wèi)星細(xì)胞就會(huì)啟動(dòng)并促發(fā)再生過程。物理學(xué)家組織網(wǎng)3月31日的報(bào)道稱，這項(xiàng)研究成功的關(guān)鍵就在于，研究人員為這些干細(xì)胞創(chuàng)建了微環(huán)境，讓它們?cè)谄渲须S時(shí)待命。“簡單地植入衛(wèi)星細(xì)胞或欠發(fā)達(dá)的肌肉并不能湊效。”尤哈斯說，“我們培養(yǎng)的發(fā)達(dá)肌肉可以為衛(wèi)星細(xì)胞提供住處，一旦有需要，它們就能幫助肌肉組織恢復(fù)強(qiáng)勁和功能。”

該團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)這種組織工程肌進(jìn)行了全面測(cè)試。利用電脈沖刺激檢測(cè)其收縮強(qiáng)度的結(jié)果顯示，它比以往制造的任何仿生肌肉都要強(qiáng)壯10倍以上。研究人員還用蛇毒液中的一種毒素來破壞它，證明衛(wèi)星細(xì)胞能夠激活、增殖并成功地治愈受傷的肌肉纖維。

接著，他們又用活體小鼠開展實(shí)驗(yàn)，先對(duì)組織工程肌的肌纖維進(jìn)行遺傳修改，使肌肉收縮時(shí)發(fā)出熒光閃爍，然后將肌肉插入小鼠背部一個(gè)帶有玻璃面板的小腔室中。在兩周的時(shí)間內(nèi)，尤哈斯每隔兩天就透過玻璃窗口對(duì)植入的肌肉進(jìn)行拍攝，觀察它們的生長情況。他們發(fā)現(xiàn)，隨著肌肉變得越來越強(qiáng)壯，熒光閃爍也越來越明亮。“我們可以看到并實(shí)時(shí)測(cè)量血管如何長入植入的肌肉纖維中，肌肉如何發(fā)育成熟并擁有與天然肌肉組織類似的強(qiáng)度。”尤哈斯說。

研究團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)開始著手檢驗(yàn)這種組織工程肌是否可用于修復(fù)實(shí)際的肌肉損傷和疾病。“它能否血管化、受神經(jīng)支配和修復(fù)受損肌肉的功能?”布爾薩克說，“這就是未來幾年中我們將要致力研究的課題。”