肌肉是人體最大的器官，占身體質量的40%，在維持我們的生活中起著至關重要的作用。肌肉組織以其獨特的自發再生能力而著稱。然而，在嚴重的損傷中，例如車禍或腫瘤切除導致肌肉受損（VML），肌肉的恢復能力會大大降低。

目前，VML的治療包括自體肌瓣或移植物的外科治療和物理治療。然而，外科手術往往導致肌肉功能下降，在某些情況下甚至導致完全移植失敗。

透過整合移植細胞誘導骨骼肌再生是改善受損肌肉功能的一種有效方法。不同型別的細胞，包括衛星細胞（肌肉乾細胞）、成肌細胞和間充質幹細胞，已經被用來治療肌肉萎縮。然而，侵入性肌肉活檢、細胞可用性差和長期維護有限阻礙了移植細胞的臨床轉化。

此外，儘管各種天然和合成生物材料已被用來提高移植細胞的存活和成熟，同時招募宿主細胞進行肌肉再生，但在組織支架的發展過程中，還存在著一些尚未解決的、長期存在的難題。天然支架具有很高的細胞識別能力和細胞結合親和力，但在需要長期機械支援的大病變或負重組織中往往不能提供機械穩定性。

相比之下，合成支架提供了一種精確的工程替代物，具有可調節的機械和物理效能，以及定製的結構和生物化學成分，但通常由於缺乏細胞募集和與宿主組織的整合不良而受到阻礙。

為了克服這些挑戰，韓國首爾基礎科學研究所（IBS）奈米醫學中心、延世大學和麻省理工學院（MIT）的一個研究小組設計了一種新的人工肌肉再生方案。研究人員透過直接細胞重程式設計技術結合天然合成的雜交支架，在小鼠模型中實現了VML的有效治療。

直接細胞重程式設計，也稱為直接轉化，是提供有效細胞治療的有效策略，因為它允許使用組織活檢中的自體細胞快速生成患者特異性靶細胞。此次研究中，研究人員使用了結締組織中被稱為成纖維細胞的重要結構細胞，在某些轉錄因子的幫助下，成纖維細胞被轉化為誘導的肌源性祖細胞（iMPCs）。

隨後，研究人員創造了支撐架構，以確保移植細胞在新家茁壯成長。這使他們找到了一種名為聚己內酯(PCL)的生物相容性聚酯，將其製成多孔支架，並與含有一種常用於治療體積性肌肉損失的生物材料的水凝膠混合，稱為去細胞化肌肉細胞外基質。

透過結合支撐架構和重程式設計細胞，該團隊在體外生產出了工程化的肌肉纖維，表現出與真實肌肉相似的特性。將這些仿生肌肉構建體植入到小鼠體積性肌肉損失模型中，促進了肌肉的生長、神經支配和受損肌肉的恢復，有效地治療了這種疾病。

重新程式設計特定細胞用於再生醫學已經展現出了極大潛力，當然，研究人員同時表示，需要進一步的研究來闡明他們的雜交構建體的肌肉再生機制，並賦予細胞結構性遞送平臺的臨床轉化能力。