Исследователи из Пекинского института стволовых клеток и регенеративной медицины разработали технологию создания живых мышечных трансплантатов, способных самостоятельно сокращаться и имитировать эффекты физических упражнений.
Фитнес под кожей: в Китае создали живые мышцы, которые «тренируются» за вас сами
Ученые разработали уникальные трансплантаты, которые имитируют эффект спортзала, даже если вы не двигаетесь.
Unsplash
В работе, опубликованной в научном журнале Nature Aging, ученые описали процесс создания и пересадки такой ткани, которая в течение нескольких месяцев сохраняла функциональную активность под кожей лабораторных мышей.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Для формирования ткани ученые выделили собственные мышечные стволовые клетки грызунов, размножили их в лабораторных условиях и запустили процесс превращения в зрелые миоциты.
После трансплантации под кожу клетки сформировали миотрансплантат — полноценную мышечную ткань, пронизанную кровеносными сосудами. Ключевой особенностью системы стала способность ткани к сокращению без сигналов от центральной нервной системы.
Эксперименты на стареющих животных показали, что автономно работающий трансплантат вызывает системные изменения в организме, сопоставимые с результатами реальных тренировок. У подопытных мышей зафиксировали рост силы хвата и улучшение показателей в беговых тестах, при этом общая масса тела увеличилась за счет мышечных волокон, а жировая прослойка уменьшилась.
Также было отмечено повышение минеральной плотности костей и сдвиг показателей энергетического обмена в более благоприятную сторону.
Биологический механизм воздействия связан с миокинами — сигнальными молекулами, которые мышцы выделяют в кровь во время сократительной деятельности. Эти вещества разносятся кровотоком и воздействуют на удаленные органы. В частности, у животных с имплантатами вырос уровень нейротрофического фактора BDNF, а в гиппокампе мозга обнаружили меньше дегенерирующих нейронов.
Однако исследователи подчеркивают, что данные о влиянии на нервную систему носят предварительный характер: в некоторых сравнениях участвовало всего по три особи, а тесты пространственной памяти показали неоднозначные результаты.
Дополнительно ученые протестировали возможность использования миотрансплантата в качестве «живой фабрики» лекарственных веществ. Генетически модифицированные клетки ткани смогли успешно производить паратиреоидный гормон, регулирующий обмен кальция и фосфора, а также гормон роста, вызывавший соответствующие физиологические изменения во всем организме.
Это открывает перспективы для длительной и автоматизированной доставки терапевтических белков в кровь пациента.
На данном этапе технология является подтверждением работоспособности идеи и не готова к клиническому применению на людях. Для перехода к испытаниям потребуется заменить лабораторную матрицу на биосовместимый материал, создать масштабируемое производство и провести тщательную проверку на токсичность и иммунный ответ.
При этом авторы работы уже сейчас отмечают, что даже в случае успеха технология не заменит полноценную физкультуру, так как она не задействует сердечно-сосудистую, дыхательную и нервную системы так, как это делают естественные упражнения.
Разработка рассматривается специалистами как возможное вспомогательное средство для пожилых людей, пациентов после травм и лиц с ограниченной подвижностью.
Загружаем