肌肉组织具有独特的自发再生能力。

但是，在严重的伤害（例如在车祸或肿瘤切除术中受伤）导致肌肉体积损失（VML）的情况下，肌肉的恢复能力会大大降低。

目前，VML治疗包括采用自体肌皮瓣或移植物进行物理治疗的外科手术。但是，外科手术通常会导致肌肉功能降低，在某些情况下会导致完全的移植失败。因此，需要其他治疗选择以改善肌肉损失的恢复。

改善受损肌肉功能的一种有前途的策略是通过移植细胞的整合来诱导骨骼肌从头再生。包括卫星细胞（肌肉干细胞），成肌细胞和间充质干细胞在内的多种类型的细胞已用于治疗肌肉损失。

但是，侵入性肌肉活检，差的细胞利用率以及有限的长期维护阻碍了临床翻译，在临床上可能需要数百万至数十亿的成熟细胞才能提供治疗益处。

另一个重要问题是控制损伤部位的三维微环境，以确保移植的细胞正确分化为具有所需结构的肌肉组织。多种天然和合成生物材料已用于增强移植细胞的存活和成熟，同时募集宿主细胞进行肌肉再生。

然而，在组织支架发展中存在未解决的，长期的难题。天然支架表现出较高的细胞识别能力和细胞结合亲和力，但通常无法在需要长期机械支持的大病变或承重组织中提供机械坚固性。相比之下，合成脚手架提供了经过精确设计的替代方案，具有可调节的机械和物理特性，以及量身定制的结构和生化成分，

为了克服这些挑战，位于韩国首尔的基础科学研究所（IBS），延世大学和麻省理工学院（MIT）的纳米医学中心的研究团队设计了一种新型的人工肌肉再生方案。该团队通过采用直接细胞重编程技术与天然合成杂种支架相结合，在小鼠模型中实现了VML的有效治疗。

直接细胞重编程，也称为直接转化，是一种提供有效细胞疗法的有效策略，因为它允许使用组织活检中的自体细胞快速生成患者特异性靶细胞。成纤维细胞是结缔组织中常见的细胞，它们广泛参与伤口愈合。

由于成纤维细胞不是终末分化的细胞，因此有可能使用几种不同的转录因子将其转变为诱导的成肌祖细胞（iMPC）。在本文中，该策略用于为肌肉组织工程提供iMPC。

为了给增殖的肌肉细胞提供结构支持，聚己内酯（PCL）由于其高生物相容性而被选作制造多孔支架的材料。尽管盐浸是一种广泛使用的制造多孔材料的方法，但它主要限于生产封闭的多孔结构。

为了克服这一局限性，研究人员通过热拉伸技术增强了传统的盐浸法，以生产定制的PCL纤维支架。该技术促进了具有受控的刚度，孔隙率和尺寸的多孔纤维的高通量制造，所述多孔纤维能够使支架精确地适应损伤部位。

但是，仅合成PCL纤维支架无法提供模仿肌肉特定微环境的最佳生化和局部机械线索。因此，通过将脱细胞的肌肉细胞外基质（MEM）水凝胶掺入PCL结构中，完成了混合支架的构建。当前，MEM是临床实践中用于治疗VML的最广泛使用的天然生物材料之一。因此，研究人员认为，用MEM工程的杂交支架在临床应用中具有巨大的潜力。

所得的生物工程化的肌纤维构造物显示出与肌肉组织相似的机械刚度，并且在体外表现出增强的肌肉分化和延长的肌肉排列。此外，在VML小鼠模型中植入生物工程化的肌肉结构不仅可以促进神经再生，同时增加神经支配和血管生成，还可以促进受损肌肉的功能恢复。

研究团队指出：“混合肌肉构建体可能已经指导了外源添加的重编程肌肉细胞和浸润宿主细胞群体的反应，以通过协调分化，旁分泌作用和建设性组织重塑来增强功能性肌肉的再生。”

来自IBS纳米医学中心和延世大学生命科学与生物技术学院的CHO Seung-Woo教授领导了这项研究。具有细胞指导意义的投放平台。”