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      生物工程師借用電子工業(yè)來制造干細(xì)胞
      
			
      
				2019-03-28 10:18:00
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      為了理解身體中的細(xì)??胞如何表現(xiàn)，生物工程師在他們的實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)建了細(xì)胞環(huán)境的微型模型。但是，在受控環(huán)境中重建這個利基環(huán)境非常復(fù)雜，因?yàn)檠芯咳藛T仍在學(xué)習(xí)影響細(xì)胞行為和生長的所有因素。通過觀察并修改他們設(shè)計的迷你模型，科學(xué)家們能夠更好地識別這些因素。
      

      生物工程師借用電子工業(yè)來制造干細(xì)胞
      

      這種形式的細(xì)胞研究對于再生醫(yī)學(xué)的研究至關(guān)重要，再生醫(yī)學(xué)通常通過使用干細(xì)胞來替代或修復(fù)受損組織，干細(xì)胞是一種特殊的細(xì)胞群，可以產(chǎn)生體內(nèi)的所有組織。生物工程師面臨再生醫(yī)學(xué)的核心問題：是什么原因?qū)е赂杉?xì)胞從少量細(xì)胞生長，組織和成熟到復(fù)雜的器官?
      

      為了找到答案，約翰霍普金斯納米生物技術(shù)研究所的一個研究小組借用了一種稱為微圖案的電子工業(yè)中常用的工藝，其中形狀的小型化增加了電路上的晶體管數(shù)量。該團(tuán)隊創(chuàng)建了微圖案形狀，并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)，以了解限制如何影響干細(xì)胞成熟和組織。
      

      研究結(jié)果發(fā)表在“美國國家科學(xué)院院刊”上。
      

      在這項(xiàng)研究中，由INBT校友Quinton Smith和博士后研究員Nash Rochman領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將人類誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞(稱為hiSPCs)置于形狀如星形，圓形，三角形和心形的圖案中。然后，他們觀察到細(xì)胞遷移并填充模式。有趣的是，圖案的邊緣變得密集，細(xì)胞組織和成熟的不同于中心的細(xì)胞，并表達(dá)前體標(biāo)記，產(chǎn)生組織，如心臟，肌肉和血管。在實(shí)驗(yàn)室中觀察自組織對于再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究人員來說是一個難以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，并且突破為人類發(fā)展過程中發(fā)生的復(fù)雜過程提供了一個窗口。
      

      此外，該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞張力和細(xì)胞密度之間的平衡。隨著細(xì)胞聚集并在形狀的邊緣變得更加擁擠，它們比圖案內(nèi)部的細(xì)胞經(jīng)歷更多的張力，這似乎觸發(fā)了自組織和產(chǎn)生組織的那些前體的表達(dá)。當(dāng)沒有細(xì)胞緊張時，不會發(fā)生自組織，表明機(jī)械限制在細(xì)胞生長和行為中起重要作用。
      

      該研究提出了再生醫(yī)學(xué)研究人員的一個主要目標(biāo)，即使用患者自己的細(xì)胞修復(fù)受損組織。雖然這只是一個例子，但該技術(shù)可用于理解各種組織發(fā)育的組織。“我們需要所有這些跨學(xué)科方法，包括生物學(xué)，工程學(xué)和計算機(jī)建模，以確保在臨床環(huán)境中使用hiPSC來源之前干細(xì)胞穩(wěn)定，功能和有效分化，”史密斯說。
      
			

			
        
      
			
      
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