Аномально высокий уровень сахара (глюкозы) в крови может привести к диабету 2 типа, когда что-то идет не так со скелетными мышцами тела, которые играют ключевую роль в регулировании уровня глюкозы.

Ученые используют инженерию скелетных мышц in vitro (в чашке), чтобы лучше понять сложные генетические и экологические факторы, лежащие в основе диабета. Это включает в себя приведение выращенных в лаборатории здоровых тканей скелетных мышц в состояние, напоминающее диабет — высокий уровень глюкозы и высокий уровень инсулина — или выращивание скелетных мышц из мышечных стволовых клеток пациентов с диабетом.

В обзорах биофизики от AIP Publishing исследователи из Технологического института Джорджии и Медицинской школы Университета Эмори описывают, как инженерия скелетных мышц значительно продвинулась за последние несколько десятилетий. Недавнее развитие использования человеческих мышечных стволовых клеток для выращивания трехмерных скелетных мышц облегчает изучение диабета у людей.

Мы можем использовать скелетные мышцы, выращенные в лаборатории, для сбора и изучения характеристик диабета. Более того, эти так называемые модели in vitro позволяют исследователям открывать новые лекарства от диабета. Многие ученые также пытаются лучше понять, как упражнения полезны для пациентов с диабетом с помощью этих моделей».

Кристина Шэн

Модели скелетных мышц in vitro также ведут к персонализированной медицине, в которой мышцы отдельного пациента можно выращивать, изучать и тестировать, чтобы определить, будут ли работать для них новые лекарства.

Aspercreme, Обезболивающий крем для ног с 4% лидокаином, максимальная сила действия, без отдушек, 113 г (4 унции)

Как правило, мышечные стволовые клетки собирают, увеличивают их количество и засевают вместе. Затем они сливаются вместе, образуя многоядерные мышечные волокна, создавая выращенные в лаборатории скелетные мышцы.

Чтобы имитировать диабет, исследователи обрабатывают выращенные в лаборатории скелетные мышцы избыточным количеством сахара, инсулина, жиров или клеток, которые способствуют воспалению, и изучают, как эти факторы влияют на здоровье скелетных мышц.

«Наша лаборатория биогибридных систем выращивает и тренирует скелетные мышцы для изучения полезных белковых факторов, выделяемых мышцами во время упражнений», — сказал соавтор Сунг Джин Пак. «Эти белковые факторы обладают потенциалом для лечения диабета, который создает растущее социальное, экономическое и медицинское бремя во всем мире».

«Большинство моделей скелетных мышц in vitro для упражнений и исследований диабета являются двумерными», — сказал Пак. «Необходимы дополнительные усилия для создания 3D-моделей, чтобы лучше имитировать трехмерную структуру скелетных мышц человека, что позволит проводить более переводимые исследования».