美、韓攜手開發再生醫學生物支架 修復受損肌肉

2021/02/22
美、韓攜手開發再生醫學生物支架 修復受損肌肉
昨(21)日,韓國首爾延世大學(Yonsei University)基礎科學研究所與美國麻省理工學院(MIT)合作,於最新一期的學術期刊《Advanced Materials》中,發表一種結合直接細胞
昨(21)日,韓國首爾延世大學(Yonsei University)基礎科學研究所與美國麻省理工學院(MIT)合作,於最新一期的學術期刊《Advanced Materials》中,發表一種結合直接細胞重編程、以及天然-合成材質混合支架的肌肉細胞再生模組,在大體積肌肉損失(volumetric muscle loss, VML)的老鼠模型中,有效修復了肌肉機能,可望為肌肉修復的再生醫學帶來新契機。
 
研究團隊表示,他們利用各種不同的轉譯因子,將患者的自體纖維母細胞(fibroblasts),轉變為誘導肌原前驅細胞(induced myogenic progenitor cells, iMPCs),將其作為肌肉組織修復工程的再生細胞。
 
選用的支架部分,則混合了合成材質與天然材質。合成材質部分,使用高生物相容性(biocompatibility)的聚己內酯(polycaprolactone, PCL)支架,透過熱延展(thermal drawing)強化經常使用的鹽洗(salt-leaching)程序,製作可客製化的PCL支架,兼顧結構的剛性(stiffness)、多孔性,並能貼合受損部位的結構。
 
此外,研究團隊還在PCL支架中,加入除去細胞的肌肉胞外基質水凝膠(decellularized muscle extracellular matrix hydrogel),以模擬肌肉微環境。其為一種在臨床實務中,經常使用於VML治療的生物材料。
 
研究團隊表示,透過這項技術再生出來的肌肉纖維結構,不僅能展現出與原有肌肉組織相似的機械剛性、促進肌肉分化與延長排列,更能促進神經與血管新生,在機能性上修復肌肉。接下來還需要進一步的研究,以釐清此種混合結構促進肌肉再生的機制。
 
VML是指臨床上肌肉組織因外傷產生嚴重損傷,且肌肉復原的能力受到影響。目前治療VML的方法,是以自體肌肉皮瓣(flap)、或是以移植手術搭配物理治療等醫療介入,但手術程序常導致肌肉功能降低,在某些案例中甚至會出現移植失敗,因此需要其他的治療選項來重建肌肉損傷。
 
不過,肌肉修復的轉譯再生醫學,目前在取得可用性高的再生細胞、形塑出能夠貼合受損部位結構的再生組織上,仍有許多困難有待克服;此外在選用的材質上,也常常遇到天然材質機械性支持力不夠、合成材料和細胞或受損部位不契合的兩難。
 
參考資料:
https://phys.org/news/2021-02-bioengineered-hybrid-muscle-fiber-regenerative.html
 
(編譯/吳培安)