Vào năm 2014, nhóm nghiên cứu do giáo sư ngành kỹ thuật y sinh, Nenad Bursac, tại Đại học Duke đã giới thiệu loại cơ tự phát triển trong phòng thí nghiệm đầu tiên trên thế giới. Nó nhanh chóng ký sinh mạnh vào chuột và cho thấy khả năng tự lành cả trong phòng thí nghiệm và trong cơ thể động vật.
Bằng cách lấy các mẫu cơ từ chuột chỉ mới hai ngày tuổi, loại bỏ các tế bào và "nuôi" chúng trong môi trường phòng thí nghiệm được thiết kế hoàn hảo để giúp chúng phát triển. Với giá thể ba chiều và nhiều chất dinh dưỡng, môi trường này đã hỗ trợ sự hình thành các hốc cho các tế bào gốc cơ bắp, được gọi là tế bào vệ tinh, kích hoạt khi bị thương và hỗ trợ quá trình tái tạo.
Tuy nhiên, đối với các ứng dụng đối với tế bào người, các mẫu cơ sẽ chủ yếu được lấy từ người trưởng thành hơn là trẻ sơ sinh. Bệnh thoái hóa cơ không xuất hiện cho đến khi người ta trưởng thành. Việc phát triển cơ trong phòng thí nghiệm để kiểm tra phản ứng thuốc cho những bệnh nhân này sẽ hiệu quả hơn nhờ việc sử dụng tế bào trưởng thành của chính bệnh nhân. Chỉ có một vấn đề, đó là các mô cơ trưởng thành do phòng thí nghiệm tạo ra không có khả năng tái tạo giống như mô sơ sinh.
Mark Juhas, cựu nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Duke, thành viên phòng thí nghiệm của Bursac, người chủ trì nghiên cứu mới, cho biết: "Tôi đã dành một năm để khám phá các phương pháp thiết kế các mô cơ từ các mẫu chuột trưởng thành có thể tự phục hồi sau chấn thương".
Juhas nói: "Bổ sung các loại thuốc và các yếu tố tăng trưởng khác nhau để giúp chữa lành cơ bắp ít có kết quả. Vì vậy, tôi nghiên cứu khả năng sử dụng các tế bào hỗ trợ, có thể phản ứng với chấn thương và kích thích tái tạo cơ bắp. Đó là các đại thực bào, các tế bào miễn dịch cần thiết cho khả năng tự sửa chữa cơ bắp trong cơ thể chúng ta."
Đại thực bào là một loại tế bào bạch cầu trong hệ thống miễn dịch của cơ thể. Đại thực bào tiêu hóa các mảnh vụn của tế bào, mầm bệnh và bất cứ thứ gì khác mà chúng nhận biết không được phép tồn tại trong cơ thể, đồng thời tạo ra các yếu tố hỗ trợ sự sống và sửa chữa mô.
Sau một chấn thương cơ, một lớp đại thực bào xuất hiện để dọn dẹp, làm tăng viêm và kích thích các bộ phận khác của hệ thống miễn dịch. Một trong những tế bào chúng sử dụng là loại đại thực bào được đặt tên là M2, làm giảm viêm và hỗ trợ sửa mô. Mặc dù các đại thực bào chống viêm này đã được sử dụng trong các liệu pháp chữa bệnh cơ bắp trước đây, chúng chưa bao giờ được tích hợp để phát triển các mô cơ phức tạp bên ngoài cơ thể.
Phải mất thêm vài tháng để Juhas tìm ra cách kết hợp các đại thực bào vào hệ thống. Tuy nhiên, kết quả đã thay đổi đáng kể. Không chỉ các mô cơ mới hoạt động tốt hơn trong phòng thí nghiệm, chúng còn hoạt động tốt hơn khi ghép vào chuột sống.
Bursac, thành viên của Duke's Regeneration Next, cho biết: "Khi chúng tôi làm hỏng cơ bắp từ người trưởng thành bằng chất độc, không có phục hồi về chức năng, và các sợi cơ cũng không thể phục hồi. Nhưng sau khi thêm các đại thực bào vào, cơ bắp đã phát triển trở lại sau 15 ngày và co lại gần giống như trước khi bị thương. Điều này thực sự ấn tượng."
Kết quả dường như do các đại thực bào hoạt động để bảo vệ các tế bào cơ bị tổn thương khỏi bị tiêu diệt. Trong khi các tế bào cơ mới sinh tự nhiên có thể chống lại các tổn thương, các tế bào cơ trưởng thành cần các đại thực bào để giúp chúng sống sót mà không bị tiêu diệt. Những sợi cơ còn sót lại, sau đó cung cấp một "giàn giáo" cho các tế bào gốc cơ bám vào để thực hiện nhiệm vụ tái tạo.
Bursac tin rằng sẽ có một hướng nghiên cứu mới để tìm ra các liệu pháp tái tạo. Trong dân gian vốn lưu truyền khá phổ biến là các mô thai nhi và trẻ sơ sinh có khả năng chữa lành tốt hơn nhiều so với các mô trưởng thành, ít nhất là do nguồn cung cấp các đại thực bào cư trú tương tự như các đại thực bào M2. Khi người ta có tuổi, nguồn cung cấp đại thực bào ban đầu này được thay thế bằng các đại thực bào ít tái sinh và gây viêm hơn, từ tủy xương và máu.
Bursac nói: "Chúng tôi tin rằng các đại thực bào trong hệ thống cơ được thiết kế của chúng tôi có thể hoạt động giống như các đại thực bào cư trú trong cơ mà người ta đang có. Chúng tôi vẫn tiếp tục nghiên cứu sâu hơn. Có thể hình dung các đại thực bào được 'đào tạo' để trở thành những tác nhân chữa lành tốt hơn trong hệ thống giống như của chúng tôi, hoặc nâng cấp chúng bằng cách chỉnh sửa gen, và sau đó cấy chúng vào các vị trí bị tổn thương ở bệnh nhân."