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新技术使干细胞生长更加安全
文/admin      2016/05/07

科学家设计出的最有效的培养人类胚胎干细胞集落的方式是将其培养于于小鼠细胞上。这对于实验室研究来说或许可行,但是它会给移植到人类患者体内的干细胞带来一种不可接受的污染风险。在一项新的研究中,美国布朗大学的生物工程师已经开发出一种人工合成的基层,称为成纤维细胞,其可以像小鼠细胞一样发挥作用,但却不会发生污染的可能性。

“生成最好的干细胞的黄金标准始于胚胎干细胞,它们在小鼠的胚胎成纤维细胞层上生长,”医疗科学工程副教授Diane Hoffman-Kim说。“如果我们能明确黄金标准的组成,那么我们就可以尝试做一个现成的产品。”

通过和小鼠的分离,这个潜在的产品将能够推进干细胞疗法,Hoffman-Kim说,他和也任职于布朗大学医疗科学工程副教授的Eric Darling同为文章的通讯作者。

Hoffman-Kim的前博士生Cristina Lopez Fagundo率领的研究人员,在 Acta Biomaterialia杂志上阐述了他们取得的进展。事实证明,他们想要模仿的小鼠成纤维细胞的关键影响因素是细胞的刚性和它们形成的滋养层的凹凸性。通过在成纤维细胞上覆盖一层特制材料,科学家创建了一个橡胶状的模具。当他们使用该模具创建一个具有类似属性的培养层用于真正的细胞培养时,他们看到,他们可以在其上培育和维持胚胎干细胞。

“这不是黄金标准,我们也没有这样说,”Lopez-Fagundo说道,“但它确实弥补了利用小鼠胚胎成纤维细胞进行培养的不足。”

模拟物的测试

实验表明,培育在合成基质上的干细胞集落起初在数量上稍小,但有时面积却很大。通过三周的培养,克隆数目和面积在两者之间较为相似。第三个基质作为一个实验对照,其表面有有最佳的硬度,但却没有凹凸性,在培育细胞方面是彻底的失败的。

下一组实验测试的是人工合成的基质和黄金标准的成纤维细胞滋养层上培养的小鼠胚胎成纤维细胞克隆是否能同等的发育成熟。该小组也表明它们可诱导培养于任一基层的干细胞分化成所有的三个“胚层”,这为组织的前体:内胚层,能成为人体内部结构,如胃肠道;中胚层,能成为许多器官系统,包括心脏;和外胚层,将能发育为神经系统。

更多的工作

Hoffman-Kim和 Lopez-Fagundo承认在他们的技术能够提高干细胞的产量以用于临床之前,他们还有更多的工作要做。他们利用有相似的潜力可分化为不同组织的类似于胚胎干细胞的非人类胚胎干细胞来测试合成基质。在人体细胞中测试这项技术是非常关键的一步。

他们也想回答一个更根本的问题:为什么成纤维细胞的刚性和基层形成的凹凸性在培育干细胞集落中如此重要?了解了这些将有助于揭示干细胞生物学中许多未知问题中的至少一个。

“目前在该领域,我们仍处于培养和利用干细胞的前沿位置,”Hoffman-Kim说。“但问题还没有完全解决。”

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