Forscher der Utah State University nutzen die Seide von Seidenraupen zur Züchtung von Skelettmuskelzellen. Damit sollen traditionelle Methoden der Zellkulturen verbessert und neue Behandlungsmöglichkeiten für Muskelatrophie gefunden werden. Die aktuellen Forschungsergebnisse wurden in „ACS Biomaterials Science & Engineering“ veröffentlicht.
Effektives 3D-Modell
Versuchen Forscher eine Krankheit zu verstehen und Behandlungen zu testen, züchten sie allgemein Modellzellen auf einer flachen Plastikoberfläche. Das Züchten von Zellen auf einer 2D-Oberfläche hat jedoch Grenzen. Das liegt vor allem daran, dass Muskelgewebe dreidimensional ist. Die Wissenschaftler haben nun eine 3D-Oberfläche für eine Zellkultur entwickelt, indem sie die Zellen auf Seidenfasern wachsen ließen, die um ein Acrylgehäuse gewickelt waren.
Das Team hat native und transgene Seide von Seidenraupen genutzt. Letztere wurde von Seidenraupen produziert, die mit Genen der Spinnenseide modifiziert worden waren. Die native Seide von Seidenraupen wurde bereits in der Vergangenheit für 3D-Modelle von Zellkulturen eingesetzt. Die aktuelle Studie ist jedoch die erste, bei der transgene Seide von Seidenraupen für die Modellierung von Skelettmuskeln eingesetzt wurde. Die Zellen, die auf der Seide der Seidenraupen gezüchtet worden waren, erwiesen sich als den Skelettmuskeln ähnlicher als jene, die auf Plastik gezüchtet worden waren.
Mechanische Flexibilität der Skelettmuskelzellen
Diese Zellen wiesen eine erhöhte mechanische Flexibilität auf und eine erhöhte Expression der Gene, die für eine Muskelkontraktion erforderlich sind. Die Seide der Seidenraupen förderte zudem eine richtige Muskelfaserausrichtung. Sie ist für eine widerstandsfähige Modellierung von Muskeln notwendig. Skelettmuskeln sind für die Bewegung des Skeletts verantwortlich, die Stabilisierung der Gelenke und den Schutz der inneren Organe.
Ein Rückgang dieser Muskeln kann auf eine Vielzahl an Gründen zurückzuführen sein und sehr rasch eintreten. Nach nur zwei Wochen einer Ruhigstellung kann eine Person fast ein Viertel der Stärke des Oberschenkelmuskels verlieren. Das Verstehen, wie Muskeln sich so rasch abbauen können, muss laut den Forschern auf zellulärer Ebene und mit Zellen beginnen, die so gezüchtet wurden, dass sie die Wirklichkeit besser abbilden.