Изучение воздействия лекарств на человеческие мышцы стало еще проще благодаря новой «мышце на чипе», разработанной группой исследователей из Школы инженерии и прикладных наук Пенна и Университета Инха в Инчхоне, Корея.

Мышечная ткань необходима почти для всех органов тела, однако такие заболевания, как рак и диабет, могут вызывать деградацию мышечной ткани или «истощение», серьезно снижая функцию органов и качество жизни. Традиционные испытания лекарств для лечения и профилактики мышечной атрофии ограничиваются исследованиями на животных, которые не учитывают сложность физиологии человека, и клиническими испытаниями на людях, которые отнимают слишком много времени, чтобы помочь нынешним пациентам.

Подход «орган на чипе» может решить эти проблемы. Выращивая настоящие человеческие клетки в микропроцессорных устройствах, «орган на чипе» дает ученым возможность изучать копии человеческих органов вне тела.

Используя свой новый «мускул на чипе», исследователи могут безопасно проводить эксперименты с мышечными травмами на тканях человека , тестировать целевые противораковые препараты и добавки и определять лучшее профилактическое лечение мышечной атрофии.

Это исследование было опубликовано в журнале Science Advances и проводилось под руководством Дэна Хэ, доцента кафедры биоинженерии, и Марка Мондриноса, затем докторанта в лаборатории Хью и в настоящее время доцент кафедры биомедицинской инженерии в Тулейнском университете. Их соавторами были Кэссиди Бланделл и Чон Юн Со, бывший доктор философии. студенты лаборатории Huh, Алекс Йи и Мэтью Осборн, затем научные сотрудники лаборатории Huh, и Вивек Шеной, заслуженный профессор кафедры материаловедения и инженерии президента Эдуардо Д. Гландта. Члены лаборатории Фарид Алисафаи и Хоссейн Ахмадзаде также внесли свой вклад в исследование. Команда сотрудничала с Инсу Ли и профессорами Сон Мин Ким и Тэ-Джун Чжон из Университета Инха.

Чтобы провести значимое тестирование своих устройств на наркотики, исследовательской группе необходимо было убедиться, что культивируемые структуры внутри мышцы-на-чипе максимально приближены к реальной ткани человека. Крайне важно, им нужно было запечатлеть «анизотропную», или выровненную по направлению, форму мышц.

«В человеческом теле мышечные клетки прикрепляются к определенным опорным точкам из-за их расположения рядом с тканью связок, костями или другими мышечными тканями», – говорит Ху. «Что интересно, это физическое ограничение на границе ткани – это то, что формирует форму мышц. Во время эмбрионального развития мышечные клетки тянутся за эти якоря и растягиваются в промежутках между ними, подобно палатке, поддерживаемой полюсами. и закрепляется кольями. В результате мышечная ткань растягивается линейно и выравнивается между точками крепления, приобретая свою характерную форму ».