Biomateriales diseñados con proteínas para generar imitaciones de músculos esqueléticos humanos.

La función del músculo esquelético, que es esencial en el cuerpo humano, puede perderse debido a lesiones, traumatismos o enfermedades como la distrofia muscular, lo que genera la necesidad de modelos in vitro de tejido del músculo esquelético humano. Los modelos de tejido in vitro son indispensables para realizar estudios cuantitativos de lesiones y progresión de enfermedades, así como para proporcionar fuentes de tejido para posibles terapias de medicina regenerativa. Un modelo ideal de músculo esquelético diseñado por bioingeniería debería promover la alineación de los mioblastos (precursores de las células musculares), así como la posterior fusión de los mioblastos en células musculares multinucleadas maduras conocidas como miotubos. En consecuencia, informamos el desarrollo de un biomaterial proteico diseñado que promueve la alineación y fusión de mioblastos humanos primarios en miotubos organizados y diferenciados. Además, estos miotubos humanos alineados exhiben marcadores de maduración funcional, incluida la organización de los sarcómeros (el aparato generador de fuerza dentro del músculo) y la contractilidad inducida tras la estimulación eléctrica. Para lograr este objetivo, utilizamos un biomaterial diseñado con proteínas para investigar las funciones de la topografía de la superficie del biomaterial y la densidad del ligando de adhesión celular en la promoción de la fusión de células musculares humanas ex vivo. Estas dos propiedades materiales se seleccionan debido a informes previos que influyen en la morfología y diferenciación de las células miogénicas murinas, incluidos los mioblastos primarios de ratón y la línea celular C2C12 transformada [1–8]. Las células derivadas de ratón se utilizan en la gran mayoría de los estudios musculares in vitro y han contribuido en gran medida a nuestro conocimiento de la biología de las células musculares. Sin embargo, hasta la fecha, pocos estudios han utilizado biopsias de músculos humanos para aislar mioblastos primarios [9-14], que son el tipo de célula clínicamente más relevante, y falta un análisis sistemático de los criterios de diseño de biomateriales para los mioblastos humanos. Aquí, caracterizamos las interacciones de los mioblastos primarios humanos con una familia de biomateriales diseñados y, a modo de comparación, incluimos la línea celular C2C12 estándar derivada de ratón. Si bien nuestros resultados demuestran claramente que los mioblastos humanos, similares a las células C2C12, son sensibles a la topografía de la superficie y la densidad del ligando de adhesión celular, también identificamos discrepancias de comportamiento que indican que las células C2C12 no recapitulan fielmente la respuesta de los mioblastos humanos a las señales biomateriales.