بر اساس گزارشی از مطالعه‌ای جدید، دانشمندان مؤفق به ایجاد عضلات انسانی مصنوعی با قابلیت انقباض و پاسخ به محرک‌های عصبی و الکتریکی گشته‌اند؛ درست مانند عضلات واقعی. نکته‌ی جالب آن که این فیبرهای عضلانی دارای عملکرد از سلول‌های پوستی منشأ دارند، نه سلول‌های عضلانی.
قبلاً دانشمندان توانسته بودند از سایر انواع سلول‌ها، سلول‌های عضلانی کشت دهند؛ اما ساخت فیبرهای عضلانی دارای عملکرد تنها با منشأ سلول‌های عضلانی صورت گرفته بود (فیبرعضلانی به گروهی از سلول‌های عضلانی در کنار هم اطلاق می‌شود). آزمایش مؤفقیت‌آمیز فعلی که با جزئیات به تاریخ ۹ ژانویه سال جاری در ژورنال Nature Communications منتشر گردید، می‌تواند به پژوهشگران در مطالعه‌ی بهتر دیستروفی‌های عضلانی ژنتیکی و ارزیابی درمان‌های جدید کمک کند.
مقاله‌ی مرتبط: ساخت عضله‌ی اسکلتی با استفاده از سلول‌های بنیادی
مطالعه‌ی مذکور با برداشتن سلول‌ها از نمونه‌های پوستی انسانی آغاز شد. محققان از تکنیک شناخته‌شده‌ای جهت تبدیل این سلول‌ها به سلول‌های بنیادی چندتوان استفاده کردند؛ سلول‌هایی که می‌توانند به هر نوع سلول انسانی تمایز یابند. سپس به روشی جدید سلول‌های بنیادی مذکور به سلول‌های بنیادی عضلانی تحت عنوان سلول‌های اجدادی میوژنیک (myogenic progenitors) تبدیل گشتند.
ما سلول‌های بنیادی چندتوان را با بیان ساختن پروتئین Pax7 در سطحشان به سلول‌های عضلانی تمایز دادیم. پروتئینی که پیامی مبنی بر تبدیل شدن به سلول عضلانی را برای سلول بنیادی به همراه دارد.این بازبرنامه‌ریزی سلولی سه هفته به طول می‌انجامد.
Nenad Bursac، نویسنده‌ی مطالعه و پروفسورمهندسی زیست‌پزشکی از دانشگاه Duke در کارولینای شمالی
به گفته‌ی Bursac، محققان تنها با استفاده از یک سلول بنیادی چندتوان می‌توانند هزاران سلول بنیادی عضلانی ایجاد کنند. در واقع تنها با انجام گرفتن یک تغییر به سلول بنیادی عضلانی، تقسیم سلول حاصل می‌تواند به ایجاد تعداد بسیاری سلول بیانجامد. با فراهم شدن سلول عضلانی بنیادی به تعداد کافی، بیان پروتئین Pax7 توسط محققان خاموش شد. سپس سلول‌های عضلانی در محیط کشت سه‌بعدی و غنی از انواع مواد مغذی و فاکتورهای رشد قرار داده شدند. هدف از این مرحله تحریک سلول‌ها به ایجاد فیبرهای عضلانی بود. طی سه هفته‌ی دیگر قطعاتی از بافت عضلانی به طول ۲ سانتی‌متر (۰.۸ اینچ) و به قطر تقریباً ۱ میلی‌متر (۰.۰۰۴ اینچ) در محلول تشکیل شد. در ادامه آزمایش‌ها آغاز گردید.
بهره‌گیری از این بافت‌های عضلانی در انواع تست‌های فیزیولوژیک اعم از حیوانی و انسانی، امکان‌پذیر است.
در این مطالعه، تیم Bursac پیشرفت مهمی در حوزه‌ی دستاورد سه سال پیشش داشت؛ زمانی که برای اولین بار در جهان مؤفق به ایجاد فیبرهای عضلانی دارای عملکرد از نمونه‌های عضلانی شده بود. هر چند به عقیده‌ی Bursac، فیبرهای ساخته‌شده از سلول‌های پوستی در مقایسه با نمونه‌های اولیه‌ی آن زمان، به صورت قابل توجهی ضعیف‌تر هستند. این چیزی است که اساس کارهای بعدی تیم را تشکیل می‌دهد.
مقاله‌ی مرتبط: ساخت اعضای مصنوعی بوسیله‌ی پرينتر سه بعدی!
چه کسانی به عضلات جدید نیاز دارند؟
این پیشرفت می‌تواند بهبودی شاخصی را در مطالعات بیماری‌های عضلانی ژنتیکی برای محققان در پی داشته باشد؛ از جمله بیماری عضلانی دوشن که یکی از هر ۳۶۰۰ نوزاد پسر را در سطح جهان درگیر می‌کند. ضعف عضلانی تقریباً در سن چهار سالگی در افراد مبتلا شروع شده و به سرعت پیشرفت می‌کند. بیماران در سن ۱۲ سالگی قادر به راه رفتن نبوده و اکثراً در سن ۲۶ سالگی زندگی‌شان پایان می‌یابد.
در بیماری‌های ژنتیکی کودکان، عضلات تقریباً به طور کامل آسیب می‌بینند. طوری که نمونه‌برداری برای این افراد مناسب نیست. این روش به محققان امکان می‌دهد از نمونه‌های پوستی یا خونی بیماران، نمونه‌های عضلانی تهیه کنند. از آن جا که فیبرهای ساخته شده در مطالعه دارای عملکرد کامل می‌باشند، حال محققان می‌توانند نحوه‌ی پاسخ آن‌ها به درمان‌های مختلف را نیز ارزیابی کنند.
در واقع با ساخت عضلات دارای عملکرد، ما می‌توانیم پارامترهای متعددی را به طور واقعی مطالعه کرده و ببینیم آیا درمان‌های خاص منجر به بهبود در قدرت و انقباض عضلانی می‌گردند یا خیر. امیدواریم این امر مؤثرتر از مطالعات حیوانی واقع شود.
برخی داروهای مورداستفاده در موش می‌توانند برای انسان‌ها سمی باشند. بر این مبنا، در اختیار داشتن فیبرهای عضلانی مصنوعی با منشأ انسانی می‌تواند در پیشبرد درمان‌های جدید و ایمن مفید واقع شود. با این همه، فیبرهای عضلانی رشد یافته در آزمایشگاه بسیار کوچک هستند. اندازه‌ی رشد این فیبرها در حال حاضر محدود است؛ چرا که مهندسان زیستی قادر به ایجاد عروق کارآمد جهت خون‌رسانی به نمونه‌های بزرگ‌تر از یک یا دو سانتی‌متر نمی‌باشند. این مانعی است که در تمام تحقیقات مهندسی زیستی به چشم می‌خورد.
امید است این تکنیک در آینده بتواند برای بازمهندسی سلول‌های آسیب‌دیده‌ی بیماران و تبدیل آن‌ها به سلول‌های سالم مورد استفاده قرار گیرد. فیبرهای عضلانی حاصل در این صورت می‌توانند زندگی بیمار را به طرز چشم‌گیری بهبود ببخشند.
با توجه به محدودیت اندازه، نمی‌توان از این روش برای درمان آسیب‌های عضلانی بزرگ استفاده کرد؛ اما ترمیم آسیب‌های موضعی، به‌ویژه در عضلات خاص، امکان‌پذیر است.
