体积性肌肉损失（Volumetric muscle loss，VML），常由肿瘤消融治疗、外伤或传染病引起，易导致术后部位运动能力缺失。目前，VML疗法主要为外科手术移植自体肌瓣或人造移植体。目前，组织工程肌肉构建一直受到缺乏可靠细胞来源和合适组织支架工程挑战的阻碍。

为了确保移植细胞的有效肌肉再生，控制损伤部位的3D微环境和细胞外基质至关重要。这可以通过将细胞整合到组织支架中来实现。

合成支架应复制组织特异性细胞外基质的特征和功能，并产生类似天然肌肉组织的3D结构。已经开发了天然和合成的聚合物支架来提供生物化学和物理线索，以增强移植细胞的存活和功能成熟，同时招募宿主细胞用于肌肉再生。

脱细胞细胞外基质（dECM）已被广泛用于修复VML，其有助于从宿主组织中募集细胞用于肌生成，同时增强骨骼肌成肌细胞的增殖。但是，在承重组织或需要长期机械支持的大病变中，单独的dECM通常不能提供机械强度。合成聚合物可以提供精确设计的替代品，具有定制的结构和生化组成以及可调的机械和物理性能。然而，与天然聚合物不同，合成支架经常受到缺乏细胞识别位点和细胞结合亲和力差的阻碍。

近日，韩国延世大学（S.K.Y.大学三巨头之一）生物科技学院的Seung-Woo Cho教授团队与美国麻省理工（MIT）Polina Anikeeva教授团队，联合开发出了一种去细胞肌肉细胞外基质(MEM)和肌细胞外基质工程化的合成支架组成的混合肌肉构建体，用于VML后的肌肉再生。该工作发表以“Functional Skeletal Muscle Regeneration with Thermally Drawn Porous Fibers and Reprogrammed Muscle Progenitors for Volumetric Muscle Injury”发表在近日《Advanced Materials》上，并被选为封面。

【论文亮点】

通过热拉伸和盐析的结合来制备聚己内酯（PCL）支架，通过掺入氯化钠(NaCl)微晶来实现孔隙率，这使得多孔纤维的精确和大规模制造成为可能。

然后，将具有互连孔隙的多孔性纤维浸泡在含有直接重编程的肌浆蛋白复合物的凝胶前MEM溶液中，以形成复合肌肉结构。

生物工程肌肉构建体(pFM)显示出与小鼠后肢肌肉相似的机械刚度，并在体外显示出增强的肌源性分化和肌肉伸长。当移植到VML鼠模型中时，它们成功地诱导了功能性肌肉组织的重新形成。

【论文内容】

图一：肌肉细胞外基质(MEM)-改性聚己内酯(PCL)纤维基杂化复合“肌肉”的表征。

图二：复合“肌肉”诱导骨骼肌成肌祖细胞的肌生成增强。

图三：在体积性肌肉损失(VML)小鼠模型中移植3D生物工程肌肉构建体。

图四：使用3D工程骨骼肌构建体治疗体积性肌肉损失(VML)改善移植后4周的肌肉再生。

图五：3D生物工程肌肉构建体的移植在体积性肌肉损失(VML)模型中促进肌肉结构的成熟。

图六：生物工程肌肉构建物在体积性肌肉损失(VML)小鼠模型中改善受损肌肉的功能表现。

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