科学家们正在利用体外(在培养皿中)骨骼肌工程来更好地了解糖尿病背后复杂的遗传和环境因素。这需要将实验室培养的健康骨骼肌组织置于类似糖尿病的状态——高糖和高胰岛素——或者从糖尿病患者的肌肉干细胞中培养骨骼肌。

在AIP出版的《生物物理学评论》中，来自乔治亚理工学院和埃默里大学医学院的研究人员描述了骨骼肌工程在过去几十年是如何取得显著进展的。近年来，利用人体肌肉干细胞培育3D骨骼肌的研究进展使得研究人类糖尿病更加容易。

合著者Christina Sheng说:“我们可以使用实验室中生长的骨骼肌来捕捉和研究糖尿病疾病的特征。”此外，这些所谓的体外模型使研究人员能够发现治疗糖尿病的新药。许多科学家也试图通过这些模型更好地了解运动是如何对糖尿病患者有益的。”

体外骨骼肌模型也导致了个性化医疗，在这种情况下，个体患者的肌肉可以生长、研究和测试，以确定新的药物是否对他们有效。

一般来说，肌肉干细胞被收集，增加数量，并一起播种。然后它们融合在一起形成多核肌纤维，形成实验室培养的骨骼肌。

为了模拟糖尿病，研究人员用过量的糖、胰岛素、脂肪或促进炎症的细胞治疗实验室培养的骨骼肌，并研究这些因素如何影响骨骼肌健康。

“我们的生物杂交系统实验室生长和锻炼骨骼肌，以研究肌肉在运动中分泌的健康蛋白质因子，”合著者Sung Jin Park说。“这些蛋白质因子有治疗糖尿病的潜力，糖尿病在世界范围内造成了越来越大的社会、经济和医疗负担。”

Park说:“大多数用于运动和糖尿病研究的骨骼肌体外模型都是二维的。”“为了更好地模拟人类三维骨骼肌结构，还需要更多的努力来建立3D模型，以便进行更多可翻译的研究。”

Journal Reference:

1. Christina Y. Sheng, Young Hoon Son, Jeongin Jang, Sung-Jin Park. In vitro skeletal muscle models for type 2 diabetes. Biophysics Reviews, 2022; 3 (3): 031306 DOI: 10.1063/5.0096420