p O músculo constitui o maior órgão dos humanos, representando 40% da massa corporal, e desempenha um papel essencial na manutenção da vida. O tecido muscular é notável por sua capacidade única de regeneração espontânea. Contudo, em lesões graves, como aquelas sofridas em acidentes de carro ou ressecção de tumor que resulta em uma perda muscular volumétrica (VML), a capacidade de recuperação do músculo diminui muito. Atualmente, Os tratamentos de VML compreendem intervenções cirúrgicas com retalhos musculares autólogos ou enxertos acompanhados de fisioterapia. Contudo, procedimentos cirúrgicos muitas vezes levam à redução da função muscular, e, em alguns casos, resulta em falha completa do enxerto. Assim, há uma demanda por opções terapêuticas adicionais para melhorar a recuperação da perda muscular. p Uma estratégia promissora para melhorar a capacidade funcional do músculo danificado é induzir a regeneração de novo do músculo esquelético por meio da integração das células transplantadas. Diversos tipos de células, incluindo células satélite (células-tronco musculares), mioblastos, e células-tronco mesenquimais, têm sido usados ​​para tratar a perda muscular. Contudo, biópsias musculares invasivas, baixa disponibilidade de celular, e a manutenção limitada de longo prazo impede a tradução clínica, onde milhões a bilhões de células maduras podem ser necessárias para fornecer benefícios terapêuticos.

p Outra questão importante é controlar o microambiente tridimensional no local da lesão para garantir que as células transplantadas se diferenciem adequadamente em tecidos musculares com estruturas desejáveis. Uma variedade de biomateriais naturais e sintéticos têm sido usados ​​para aumentar a sobrevivência e maturação das células transplantadas, enquanto as células hospedeiras são recrutadas para a regeneração muscular. Contudo, existem não resolvidos, dilemas de longa duração no desenvolvimento de andaimes de tecido. Os andaimes naturais exibem alto reconhecimento celular e afinidade de ligação celular, mas muitas vezes falham em fornecer robustez mecânica em grandes lesões ou tecidos de suporte de carga que requerem suporte mecânico de longo prazo. Em contraste, andaimes sintéticos fornecem uma alternativa precisamente projetada com propriedades mecânicas e físicas ajustáveis, bem como estruturas personalizadas e composições bioquímicas, mas são frequentemente dificultados pela falta de recrutamento de células e integração deficiente com o tecido do hospedeiro.

p Para superar esses desafios, uma equipe de pesquisa do Center for Nanomedicine do Institute for Basic Science (IBS) em Seul, Coreia do Sul, Universidade Yonsei, e o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveu um novo protocolo para regeneração muscular artificial. A equipe conseguiu um tratamento eficaz de VML em um modelo de camundongo, empregando a tecnologia de reprogramação direta de células em combinação com uma estrutura híbrida sintética natural.

p Reprogramação direta de células, também chamada de conversão direta, é uma estratégia eficiente que fornece terapia celular eficaz porque permite a geração rápida de células-alvo específicas do paciente usando células autólogas da biópsia de tecido. Fibroblastos são as células comumente encontradas nos tecidos conjuntivos, e estão amplamente envolvidos na cicatrização de feridas. Como os fibroblastos não são células diferenciadas terminalmente, é possível transformá-los em células progenitoras miogênicas induzidas (iMPCs) usando vários fatores de transcrição diferentes. Aqui em, esta estratégia foi aplicada para fornecer iMPC para engenharia de tecido muscular.

p A fim de fornecer suporte estrutural para as células musculares em proliferação, policaprolactona (PCL), foi escolhida como material para a fabricação de um andaime poroso devido a sua alta biocompatibilidade. Embora a lixiviação de sal seja um método amplamente usado para criar materiais porosos, limita-se principalmente à produção de estruturas porosas fechadas. Para superar essa limitação, os pesquisadores aumentaram o método convencional de lixiviação de sal com extração térmica para produzir andaimes de fibra PCL personalizados. Esta técnica facilitou a fabricação de alto rendimento de fibras porosas com rigidez controlada, porosidade, e dimensões que permitem a adaptação precisa dos andaimes aos locais da lesão.

p Contudo, os andaimes de fibra sintética PCL por si só não fornecem pistas bioquímicas e mecânicas locais ideais que imitam o microambiente específico do músculo. Assim, a construção de um arcabouço híbrido foi concluída por meio da incorporação de hidrogel de matriz extracelular de músculo descelularizado (MEM) na estrutura do PCL. Atualmente, MEM é um dos biomateriais naturais mais utilizados para o tratamento de VML na prática clínica. Assim, os pesquisadores acreditam que scaffolds híbridos projetados com MEM têm um enorme potencial em aplicações clínicas.

p As construções de fibras musculares resultantes da bioengenharia mostraram rigidez mecânica semelhante à dos tecidos musculares e exibiram diferenciação muscular aumentada e alinhamento muscular alongado in vitro. Além disso, implantation of bioengineered muscle constructs in the VML mouse model not only promoted muscle regeneration with increased innervation and angiogenesis but also facilitated the functional recovery of damaged muscles. The research team notes:"The hybrid muscle construct might have guided the responses of exogenously added reprogrammed muscle cells and infiltrating host cell populations to enhance functional muscle regeneration by orchestrating differentiation, paracrine effect, and constructive tissue remodeling."

p Prof. Cho Seung-Woo from the IBS Center for Nanomedicine and Yonsei University College of Life Science and Biotechnology who led this study notes, "Further studies are required to elucidate the mechanisms of muscle regeneration by our hybrid constructs and to empower the clinical translation of cell-instructive delivery platforms."