两大学生开发出新型干细胞培养材料

近日来自加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发了一种干细胞培育新材料，生物工程师们利用这种新材料构建的人造环境可为干细胞同时提供生长及分化所需的化学、机械和电信号。研究结果发表在国际著名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）杂志上。

　　

    生物通报道  近日来自加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发了一种干细胞培育新材料，生物工程师们利用这种新材料构建的人造环境可为干细胞同时提供生长及分化所需的化学、机械和电信号。研究人员称新技术的开发为基础干细胞研究提供了更好的模型系统，推动了干细胞再生医学的临床应用。研究结果发表在国际著名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）杂志上。

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    生物工程师们说这是第一次在科学文献上报道这种类型的材料，利用这种材料构建的人工环境可为干细胞同时提供其在三维支持环境中必需的所有化学信号、机械信号及电信号。值得关注的是，这种新型材料的开发是由加州大学圣地亚哥分校生物工程学院的两位大学生负责完成的。

   “在自然界中，干细胞通过化学、机械和电信号与其他细胞及细胞外基质进行沟通。我们模拟出了自然环境提供给细胞的所有信号。我们的研究工作为干细胞提供了仿真的环境，并可诱导干细胞朝着特异细胞类型例如软骨细胞、成骨细胞、成肌细胞或心肌细胞分化，”学生们的导师、加州大学圣地亚哥分校雅各布工程学院仿生集合物和干细胞工程学实验室的生物工程学教授Shyni Varghese说：“我们构建的新型干细胞人工微环境为科学家们开展细胞功能，信号通路、疾病进展以及组织生长和发育等方面的研究提供了极好的模型系统。”

    研究人员将干细胞接种到明胶样的水凝胶上，并用适合于细胞生长的电解质溶液进行培育。当电流通过水凝胶时，凝胶发生弯曲，对细胞进行机械牵拉。这一过程完全模拟了自然微环境中干细胞的机械信号。

   “我们的水凝胶为干细胞提供了必需的化学信号。而当我们将细胞放置到电场中时，细胞周围水凝胶发生弯曲，又为细胞提供了机械牵拉，”Varghese说。

    在论文中生物工程师们详细描述了人骨髓间充质干细胞在新微环境中的生长分化过程。最终微环境提供的化学、机械及电信号诱导细胞分化形成了软骨细胞。

    现在研究人员还在不断改善自己的系统，他们的目标是希望诱导干细胞获得健康组织。Varghese说：“再生医学的最终目标是生成健康组织以及具有再生能力的分化细胞从而挽救人类生命。我们的任务尚未完成，而这项工作使我们向目标又迈进了一步。”

   “此外，这项工作还将推动研究人员开展基础研究工作和干细胞临床试验。例如在现在的人类干细胞临床试验中，细胞受到人工培养环境的限制，因此当细胞植入到人体时，它们更易于分化为某种类型的细胞。在特定阶段对细胞进行信号调控对于将来再生治疗取得成功具有关键的意义，”Varghese说。

（生物通：何嫱）