基于锚定细胞片工程技术的肌肉特异性脱细胞ECM纤维促进大鼠体积性肌肉缺失再生研究

本研究针对体积性肌肉缺失(VML)这一临床难题，开发了基于锚定细胞片工程(Anchored Cell Sheet Engineering)的骨骼肌特异性脱细胞细胞外基质(aECM)纤维。通过无支架生物制造技术构建的aECM纤维精准复现了天然肌肉ECM的组成与微结构，在大鼠模型中展现出优于商业化猪小肠黏膜下层(SIS)ECM的再生性能：8周内维持肌肉体积与重量(77%肌力恢复)，调控炎症/纤维化反应，促进血管化，并形成新生肌纤维。该技术为VML治疗提供了组织特异性ECM重构新范式。

　　

骨骼肌约占人体质量的40%，其强大的再生能力依赖于卫星细胞与细胞外基质(ECM)的精密互动。然而当创伤导致体积性肌肉缺失(VML)时，这种再生机制就会崩溃——全球数百万患者因此面临终身功能障碍，而现有疗法如自体肌肉移植存在供体限制，异种ECM支架又难以复现肌肉特异性微环境。更棘手的是，商业化ECM产品（如猪小肠黏膜下层SIS）常引发异常纤维化或快速降解，无法支持功能性再生。

为突破这一困境，研究人员开发了革命性的锚定细胞片工程技术，通过无支架生物制造平台制备骨骼肌特异性脱细胞ECM(aECM)纤维。这项发表在《Acta Biomaterialia》的研究显示，该技术构建的aECM不仅保留了层粘连蛋白、IV型胶原等关键基底膜蛋白，其力学特性与微观结构更高度模拟天然肌肉ECM。在大鼠VML模型中，植入的aECM纤维展现出三大突破性优势：首先，8周内成功维持肌肉体积与重量（较对照组保留91%），而SIS组在第4周即发生降解；其次，精准调控MMP-2/9介导的ECM重塑过程，既避免过度炎症又促进血管新生；最重要的是，组织学分析首次观察到aECM组存在分散的新生肌纤维，其标准化力重比达87%（SIS组88%），印证了功能性再生潜力。

关键技术包括：1）基于3D打印模具的锚定细胞片工程构建初级肌纤维；2）脱细胞处理后保留天然ECM超微结构；3）开发定量图像分析流程评估空间组织异质性；4）采用大鼠胫骨前肌VML模型进行8周功能测试。

Biofabrication of skeletal muscle-specific aECM fibers
通过融合沉积建模(FDM)打印丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)模具，在图案化聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜上定向培养原代成肌细胞，经14天分化形成多层细胞片。脱细胞处理后获得保留基底膜蛋白网络的aECM纤维，扫描电镜证实其具有与天然肌肉相似的50-100μm定向微沟槽结构。

_In vitro_ biofabrication and surgical procedures
在胫骨前肌VML模型中，aECM植入组第8周最大等长收缩力恢复至对照组的77%，显著高于空白组的43%。新型图像分析揭示aECM区域存在CD31⁺新生血管密度增加2.3倍，同时α-SMA⁺肌成纤维细胞浸润减少61%，证实其双向调节再生微环境的能力。

Discussion
该研究颠覆了传统ECM支架依赖异种材料的局限，首次证明组织特异性aECM能同时满足三个临床关键需求：力学支持持续时间覆盖再生周期（8周未降解）、创造促再生微环境（卫星细胞激活与血管化）、抑制病理性纤维化。尤其值得注意的是，aECM组肌肉重量保持与新生纤维的同步增长，暗示其可能通过机械转导信号持续指导再生进程。

Conclusions
这项研究确立了锚定细胞片工程衍生的aECM纤维作为VML治疗的变革性方案，其突破性在于：1）完全人源化制备避免免疫排斥；2）微结构指导细胞定向排列；3）动态降解匹配再生节奏。该技术为复杂组织再生提供了可推广的ECM工程范式，目前已进入大动物试验阶段。