Actuated tissue engineered muscle grafts restore functional mobility after volumetric muscle loss.
Actuated tissue engineered muscle grafts restore functional mobility after volumetric muscle loss.
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致动的组织工程肌肉移植物在体积肌肉损失后恢复功能活动能力。
DOI：
10.1016/j.biomaterials.2023.122317
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
14
通讯作者：
Cima,MichaelJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Rousseau,Erin;Raman,Ritu;Tamir,Tigist;Bu,Angel;Srinivasan,Shriya;Lynch,Naomi;Langer,Robert;White,ForestM;Cima,MichaelJ
影响大量骨骼肌组织的损伤会严重影响健康，流动性和生活质量。通过在损伤部位植入组织工程化肌肉移植物来恢复肌肉功能的努力已经证明了力产生的有限恢复。各种形式的机械和生物化学刺激已被证明对移植物成熟、血管化和神经支配具有潜在的有益影响。然而，这些方法产生不可预测的和不完全的功能活动性恢复。在这里，我们表明，通过光遗传工程肌肉的非侵入性经皮光刺激，植入移植物的靶向致动将运动功能恢复到与损伤后2周的健康小鼠相似的水平。此外，我们在体内和体外对驱动的工程化肌肉进行磷酸化蛋白质组学分析，以表明重复的肌肉收缩改变了在骨骼肌收缩性、对损伤的适应、神经突生长、神经肌肉突触形成、血管生成和细胞骨架重塑中发挥关键作用的信号通路。我们的研究揭示了在肌肉收缩的背景下以前未报道的几种蛋白质的磷酸化的变化，揭示了利用驱动肌肉移植物在肌肉体积损失后恢复流动性的有希望的机制。
Damage that affects large volumes of skeletal muscle tissue can severely impact health, mobility, and quality-of-life. Efforts to restore muscle function by implanting tissue engineered muscle grafts at the site of damage have demonstrated limited restoration of force production. Various forms of mechanical and biochemical stimulation have been shown to have a potentially beneficial impact on graft maturation, vascularization, and innervation. However, these approaches yield unpredictable and incomplete recovery of functional mobility. Here we show that targeted actuation of implanted grafts, via non-invasive transcutaneous light stimulation of optogenetic engineered muscle, restores motor function to levels similar to healthy mice 2 weeks post-injury. Furthermore, we conduct phosphoproteomic analysis of actuated engineered musclein vivoandin vitroto show that repeated muscle contraction alters signaling pathways that play key roles in skeletal muscle contractility, adaptation to injury, neurite growth, neuromuscular synapse formation, angiogenesis, and cytoskeletal remodeling. Our study uncovers changes in phosphorylation of several proteins previously unreported in the context of muscle contraction, revealing promising mechanisms for leveraging actuated muscle grafts to restore mobility after volumetric muscle loss.
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W. S. Parker