重新燃起的兴趣： 利用工程结构探索再生医学的新策略
组织工程处于再生医学的前沿，为恢复或增强受损组织和器官的功能带来了巨大希望。虽然在临床应用中组织构建物的成本仍然很高，但将其用作研究工具却能为药物发现带来巨大潜力，帮助并加快候选药物的筛选。在这篇出版物评论中，我们将讨论最近发表的三篇利用 Aurora Scientific 的专用设备推动工程组织构建物创新领域发展的文章。
特写图片（©Wang et al. (2023)，采用 CC BY-NC-ND 4.0 许可）显示，老肌肉构建体显示出有限的收缩功能和受损的再生能力。A,B)分化 14 天后 YMC（年轻肌肉构建体）和 OMC（年老肌肉构建体）的代表性抽动（1 Hz）和张力（40 Hz）力轨迹。C,D) 分化 14 或 21 天后 YMC 和 OMC 产生的抽搐力和张力的平均振幅。
三维工程心脏组织中的心外膜分泌纤连蛋白
缺血性心力衰竭又称心脏缺血或缺血性心肌病，是心脏血流量减少的结果，通常由冠状动脉疾病引起。这种情况造成的损害是由于心肌细胞不可逆转的损失，但之前的临床前研究表明，用人多能干细胞衍生的心肌细胞（hPSC-CM）使心脏再肌肉化，可以恢复心脏功能。其他研究表明，在工程心脏组织中加入心外膜细胞可改善心肌细胞成熟，但直到最近其确切机制仍不清楚。
Ong et al. (2023)试图通过确定心外膜纤连蛋白 (FN1) 作为心外膜-心肌细胞串联的中间体的作用来描述这一机制，评估其在三维工程心脏组织中驱动 hPSC 衍生心肌细胞成熟的作用。利用 400A 力传感器和 312B 高速长度控制器评估了工程心脏组织的机械性能。缺失 FN1 会导致心肌细胞未成熟，收缩功能减弱，钙处理效率低下。这些发现证明了 FN1 作为三维工程心脏组织中心肌细胞成熟调节因子的重要性，有助于指导未来的心脏组织工程。
重塑的三维 X 活体肌肉工程组织 (X-MET)
损伤后，成人心脏的自我修复能力有限，细胞移植和组织工程成为潜在的治疗方案。虽然一些干细胞群已被用于治疗梗死的心肌，但移植细胞往往难以与宿主心肌细胞建立功能性连接。 Consentino et al. (2023)提出了一种新的实验工具，命名为三维eX活体肌肉工程组织（X-MET），以帮助确定特定机械刺激在引发心脏组织功能重塑中的作用。
为了展示心脏组织的机械特性，我们使用了 300B 双模杠杆系统。该测量系统显示，机械刺激触发了骨骼肌向心肌样结构的功能性三维重塑。分子和功能分析证实了这些发现，与未受刺激的二维骨骼肌培养系统相比，X-MET 能有效表达功能性心肌细胞的相关生物标志物。这项技术取得了令人鼓舞的成果，有助于开发再生医学的新策略。
用于衰老研究的生物工程三维骨骼肌构建体
从机理上透彻了解骨骼肌在受伤后的自主变化对老年人群尤为重要，因为这可能导致新的干预措施，从而改善功能恢复。然而，由于传统二维生物衰老模型的局限性，目前仍存在重大的知识空白。Wang et al. (2023)利用三维肌肉衰老系统来描述非肌肉细胞和其他器官对衰老哺乳动物骨骼肌的影响。
通过使用该系统以及 405C 力传感器、322C 高速长度控制器和 600A 肌肉实时数据采集和分析软件，Wang et al. (2023)证明了老年/老龄肌肉构建体呈现出肌萎缩表型。与年轻肌肉构建体相比，老肌肉构建体的肌小管萎缩、收缩功能减弱、再生能力下降，都证明了这一点。这些老年肌肉还突出了老年肌肉对 3 种药物和生物干预措施的再生反应。此外，对可能导致再生能力随时间受损的肌肉细胞特异性机制进行分析后发现，衰老会诱发补体成分4b（c4b）的增加，从而延迟肌肉祖细胞的扩增，影响功能恢复。体外和体内的肌肉再生通过使用补体因子1（c4b inactivator）得到了改善，这表明抑制c4b可能是一种有益于老年肌肉修复的方法。
结论
这些研究工作展示了目前正在塑造再生医学领域的尖端技术和创新流程。Aurora Scientific 精密仪器的使用再次证明了先进研究工具在推动科学探索和治疗创新方面的作用。这些研究共同凸显了开发新型再生疗法的前景广阔的途径，其指导思想是提高对细胞和组织力学的认识。
