Культивирование миотуб C2C12 на микрорельефных желатиновых гидрогелях ускоряет их созревание

Введение: Скелетная мышца составляет примерно 40% сухой массы тела, и её потеря способствует заболеваемости и смертности при различных патологических состояниях. Значимые представления о функции мышц были получены с помощью культивируемых клеток, в частности линии миобластов C2C12. Однако дифференцировка этих клеток in vitro обычно приводит к образованию незрелых миотуб по сравнению со скелетными мышцами in vivo. Хотя предпринимались многочисленные попытки повысить зрелость культивируемых миотуб, в том числе с использованием биоинженерных подложек, отсутствие молекулярной характеристики ограничивало их широкое внедрение. В этом исследовании описаны морфологические, молекулярные и транскрипционные особенности миотуб C2C12, культивированных на сшитых микрошаблонированных желатиновых подложках, изготовленных ранее разработанным методом, и проведено их сравнение с миотубами, выращенными на немикрошаблонированном желатине или традиционной пластиковой посуде.

Методы: С помощью иммуноцитохимии, SDS-ПААГ и секвенирования РНК (RNAseq) охарактеризованы миотубы C2C12, выращенные на микрорельефных желатиновых гидрогелях, немикрорельефных желатиновых гидрогелях и стандартных подложках для клеточных культур (пластик или стекло, покрытое коллагеном) на протяжении дифференцировки. Оценивали способность к формированию выровненных саркомеров и концентрацию белков миофиламентов. Кроме того, на протяжении дифференцировки анализировали транскриптом.

Результаты: Миотубы C2C12, выращенные на микрорельефных желатиновых гидрогелях, демонстрировали более высокую способность к формированию выровненных саркомеров и более высокое содержание сократительных белков по сравнению с миотубами, культивированными на немикрорельефном желатине и пластике. Кроме того, в миотубах, выращенных на микрорельефных желатиновых гидрогелях, были повышены уровни экспрессии генов, связанных с формированием саркомеров и созреванием мышцы in vivo, по сравнению с контрольными миотубами.

Выводы: Наши результаты свидетельствуют, что культивирование миотуб C2C12 на микрорельефных желатиновых гидрогелях ускоряет формирование саркомеров и позволяет получить более зрелую культуру миотуб. Таким образом, использование микрорельефных гидрогелей представляет собой простой и применимый подход для более точного моделирования биологии скелетной мышцы in vitro.