Skeletal Muscle Tissue Engineering: Methods and Analysis for the Bio-Fabrication and Validation of a 3D Scaffold-Free Muscle Construct.

چکیده اصلی

The development of three-dimensional (3D) tissue constructs that accurately replicate the morphology and function of native tissues is critical for advancing tissue engineering and regenerative medicine. Two primary strategies are currently employed: scaffold-based and scaffold-free approaches. Both aim to reproduce a biomimetic microenvironment that supports cell-cell and cell-matrix interactions, enabling the formation of functional tissues. To circumvent the immunological and toxicological limitations related to the use of exogenous scaffold materials, scaffold-free tissue engineering has emerged as a promising alternative. This method utilizes multicellular aggregates that fuse into cohesive structures while naturally producing extracellular matrix (ECM). Harnessing the intrinsic capacity of cells to self-organize and assemble into sheets enhances cell-cell connectivity and promotes spontaneous ECM remodeling, facilitating the formation of scaffold-free tissues. This study outlines the methodology for generating a 3D skeletal muscle tissue in vitro without the use of scaffolds. Here, we describe key analytical techniques, including flow cytometry, immunofluorescence, and histological staining, used to evaluate tissue functionality in physiological and pathological contexts. The proposed protocols enable the creation of a mouse skeletal muscle model suitable for drug screening and testing, considering its advantages and limitations. Furthermore, the integration of patient-derived biopsies or induced pluripotent stem cells (iPSCs) establishes a basis for personalized therapeutic applications in clinical settings.

ترجمه فارسی چکیده

توسعه سازه‌های بافت سه‌بعدی که دقیقاً ریخته‌شناسی و عملکرد بافت‌های بومی را تقلید می‌کنند، برای پیشرفت مهندسی بافت و پزشکی بازسازی‌کننده حیاتی است. دو استراتژی اصلی در حال حاضر استفاده می‌شوند: مبتنی بر سکولار و بدون سکولار. هر دو هدف تولید یک محیط میکروبیومیمتیک هستند که تعاملات سلول-سلول و سلول-ماتریکس را پشتیبانی می‌کند و تشکیل بافت‌های عملکردی را ممکن می‌سازد. برای دور زدن محدودیت‌های ایمنیولوژیک و سم‌شناسی مرتبط با استفاده از مواد سکولار خارجی، مهندسی بافت بدون سکولار به عنوان یک جایگزین امیدوارکننده ظهور کرده است. این روش از تجمعات چندسلولی استفاده می‌کند که در ساختارهای یکپارچه ادغام می‌شوند در حالی که به طور طبیعی ماتریکس خارج سلولی (ECM) تولید می‌کنند. بهره‌گیری از ظرفیت درونی سلول‌ها برای خودسازماندهی و چیدمان در صفحات، اتصال سلول-سلول را افزایش می‌دهد و بازسازی خودبه‌خودی ECM را تشویق می‌کند که تشکیل بافت‌های بدون سکولار را تسهیل می‌کند. این مطالعه روش‌شناسی تولید بافت عضلانی اسکلتی سه‌بعدی در vitro را بدون استفاده از سکولار outlines می‌کند. اینجا، ما تکنیک‌های تحلیلی کلیدی، از جمله پلاتومتری جریان، ایمونوفلوئورسانس و رنگ‌آمیزی بافت‌شناسی را که برای ارزیابی عملکرد بافت در زمینه‌های فیزیولوژیک و بیماری‌زایی استفاده می‌شوند، توصیف می‌کنیم. پروتکل‌های پیشنهاد شده امکان ایجاد یک مدل عضلانی اسکلتی موش را برای غربالگری دارو و تست فراهم می‌کنند. علاوه بر این، ادغام بیوپسی‌های بیمار-منشأ یا سلول‌های بنیادی چندتوانی (iPSCs) یک پایه را برای کاربردهای درمانی شخصی‌سازی شده در محیط‌های بالینی ایجاد می‌کند.

متن کامل اصلی