Ερευνητές δημιούργησαν στο εργαστήριο ανθρώπινο μυ που συσπάται

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Duke, ανέπτυξαν στο εργαστήριο έναν ανθρώπινο σκελετικό μυ που συσπάται και ανταποκρίνεται ακριβώς όπως ο μυϊκός ιστός σε εξωτερικά ερεθίσματα.

Ο κατασκευασμένος αυτός μυς μπορεί να αντιδρά σε ηλεκτρικούς παλμούς, χημικά σήματα και φαρμακευτικά προϊόντα και οι ερευνητές σύντομα θα μπορούν να δοκιμάσουν σ’ αυτόν τον καλλιεργημένο ιστό νέα φάρμακα και να μελετήσουν πώς λειτουργούν οι ασθένειες των μυών των ανθρώπων έξω από το ανθρώπινο σώμα.

Η μελέτη με επικεφαλής τον Nenad Bursac, αναπληρωτή καθηγητή της Βιοϊατρικής Μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Duke και την Lauran Madden, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο εργαστήριο του Bursac, δημοσιεύτηκε στο περιοδικό eLife.

«Η σπουδαιότητα αυτής της εργασίας έγκειται στο ότι μπορεί να χρησιμεύει ως πεδίο δοκιμών για τις κλινικές δοκιμές σε ένα πιάτο καλλιέργειας. Αυτό σημαίνει πως μπορούμε να δοκιμάσουμε την αποτελεσματικότητα και ασφάλεια των φαρμάκων χωρίς να θέσουμε σε κίνδυνο την υγεία του ασθενούς και επίσης να αναπαραγάγουμε τα λειτουργικά και βιοχημικά σήματα των ασθενειών, ιδιαίτερα των σπάνιων ασθενειών στις οποίες είναι πολύ δύσκολο να γίνει λήψη βιοψίας», λέει ο Bursac.

Οι δύο ερευνητές ξεκίνησαν με ένα μικρό δείγμα από ανθρώπινα κύτταρα που είχαν προοδεύσει πέρα από τα βλαστικά κύτταρα, αλλά δεν είχαν γίνει ακόμα μυϊκός ιστός. Στη συνέχεια πολλαπλασίασαν αυτούς τους «μυογενείς προδρόμους» περισσότερο από 1.000 φορές και στη συνέχεια τους τοποθέτησαν μέσα σε μια τρισδιάστατη «σκαλωσιά», την οποία γέμισαν με ένα θρεπτικό τζελ που τους επέτρεψε να σχηματίσουν ευθυγραμμισμένες μυϊκές ίνες.

«Παρά το γεγονός ότι είχαμε μεγάλη εμπειρία στην παραγωγή βιοτεχνητών μυών από κύτταρα ζώων, μας πήρε αρκετό χρόνο να ρυθμίσουμε μεταβλητές όπως η πυκνότητα των κυττάρων και του τζελ, προκειμένου να βελτιστοποιήσουμε τη μήτρα και το μέσο καλλιέργειας ώστε να δουλέψει η μέθοδος με ανθρώπινα κύτταρα», τόνισε η Lauran Madden, πρώτη συγγραφέας της μελέτης στην επιστημονική επιθεώρηση eLife.

Η Madden υπέβαλε τους νέους μύες σε επανειλημμένους ελέγχους για να προσδιορίσει πόσο έμοιαζαν με το φυσικό ιστό που υπάρχει μέσα στο ανθρώπινο σώμα και βρήκε πως είχαν ακριβή απόκριση σε ηλεκτρικά ερεθίσματα, ενώ παράλληλα οι οδοί σηματοδότησης που επιτρέπουν στα νεύρα να ενεργοποιούν τον μυ ήταν άθικτες και λειτουργικές.

Για να διαπιστώσουν αν ο κατασκευασμένος μυς θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο για ιατρικές εξετάσεις οι ερευνητές μελέτησαν την απόκρισή του σε μια ποικιλία φαρμάκων, συμπεριλαμβανομένων των στατινών που χρησιμοποιούνται για τη τη μείωση της χοληστερόλης και της κλενβουτερόλης, ενός φαρμάκου off label (εκτός ενδείξεων) για τη βελτίωση της απόδοσης των αθλητών.

Τα αποτελέσματα των φαρμάκων συνέπεσαν με εκείνα που παρατηρήθηκαν στους ανθρώπους. Οι στατίνες είχαν μια δοσο-εξαρτώμενη απόκριση προκαλώντας ανώμαλη συσσώρευση λίπους σε υψηλές συγκεντρώσεις. Η κλενβουτερόλη έδειξε ευεργετική για αυξημένη συστολή. Τα ίδια αποτελέσματα έχουν τεκμηριωθεί και στους ανθρώπους. Η κλενβουτερόλη δεν βλάπτει τον μυϊκό ιστό στα τρωκτικά σε αυτές τις δόσεις στο εργαστήριο, αλλά στον καλλιεργημένο ανθρώπινο μυ στο εργαστήριο έδειξε τα ίδια ακριβώς αποτελέσματα που δείχνει μέσα στο ανθρώπινο σώμα.

«Ένας από τους στόχους μας είναι να χρησιμοποιήσουμε αυτή τη μέθοδο για την παροχή εξατομικευμένης ιατρικής υπηρεσίας στους ασθενείς. Μπορούμε να κάνουμε βιοψία στον κάθε ασθενή, να καλλιεργήσουμε νέους μύες και να τους χρησιμοποιήσουμε σε δοκιμές και πειράματα για να δούμε ποιο από τα φάρμακα θα λειτουργήσει καλύτερα στον καθένα», εξήγησε ο Bursac.

Αυτός ο στόχος σύμφωνα με τους ερευνητές δεν απέχει πολύ και ήδη εργάζονται πάνω σε μια μελέτη με κλινικούς γιατρούς στο Duke.

Επισημαίνουν, ωστόσο, πως υπάρχουν μερικές ασθένειες όπως η μυϊκή δυστροφία Duchenne, για παράδειγμα, που κάνουν δύσκολη τη λήψη βιοψίας μυών. Στην περίπτωση αυτή θα μπορούσαν θεωρητικά να αναπτυχθούν μύες από κύτταρα του δέρματος ή από δείγμα αίματος και να μετατραπούν σε βλαστοκύτταρα, ώστε να μη χρειαστεί να ενοχληθεί ξανά ο ασθενής.