將細(xì)胞擠壓成干細(xì)胞

EPFL科學(xué)家開發(fā)了一種新方法，通過“擠壓”細(xì)胞將細(xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞。該方法為大規(guī)模生產(chǎn)用于醫(yī)學(xué)目的的干細(xì)胞鋪平了道路。干細(xì)胞現(xiàn)在處于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的最前沿。它們可以轉(zhuǎn)化為不同器官的細(xì)胞，提供治療帕金森病和糖尿病等一系列傷害和疾病的新方法。但是以標(biāo)準(zhǔn)化方式生產(chǎn)正確類型的干細(xì)胞仍然是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。EPFL科學(xué)家現(xiàn)已開發(fā)出一種凝膠，通過簡單地將它們“擠壓”成形狀，可以提高正常細(xì)胞恢復(fù)干細(xì)胞的能力。發(fā)表在Nature Materials上的新技術(shù)也可以輕松擴(kuò)展，以便在工業(yè)規(guī)模上為各種應(yīng)用生產(chǎn)干細(xì)胞。

存在不同類型的干細(xì)胞，但具有特殊醫(yī)學(xué)意義的干細(xì)胞是所謂的“誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 ”或iPSC。這些來自成熟的成體細(xì)胞，這些細(xì)胞經(jīng)過基因重編程，表現(xiàn)得像干細(xì)胞(這就是它們被“誘導(dǎo)”的原因)。然后，iPSC可以重新生長為一系列不同的細(xì)胞類型，例如肝臟，胰腺，肺，皮膚等。

已經(jīng)進(jìn)行了許多嘗試來設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生這種干細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)化方法。但即使是最成功的方法也不是很有效，特別是對(duì)于大規(guī)模使用。一個(gè)主要問題是現(xiàn)有技術(shù)使用培養(yǎng)皿或細(xì)胞培養(yǎng)瓶的二維環(huán)境，而體內(nèi)細(xì)胞存在于三維世界中。

EPFL的Matthias Lutolf實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)已開發(fā)出一種可能有助于克服這些挑戰(zhàn)的新方法。該方法使用三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)。將正常細(xì)胞置于含有正常生長營養(yǎng)素的凝膠內(nèi)。“我們?cè)噲D模擬活體組織的三維環(huán)境，看看它會(huì)如何影響干細(xì)胞的行為，”Lutolf解釋道。“但很快我們驚訝地發(fā)現(xiàn)細(xì)胞重編程也受到周圍微環(huán)境的影響。” 在這種情況下，微環(huán)境是凝膠。

研究人員發(fā)現(xiàn)，通過簡單地調(diào)整周圍凝膠的成分 - 以及剛度和密度 - ，他們可以比現(xiàn)有方法更快，更有效地重新編程細(xì)胞。結(jié)果，凝膠對(duì)細(xì)胞施加不同的力，基本上“擠壓”它們。

作為一種新現(xiàn)象，尚未完全理解。然而，科學(xué)家提出三維環(huán)境是這一過程的關(guān)鍵，產(chǎn)生與遺傳因素共同作用的機(jī)械信號(hào)，使細(xì)胞更容易轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞。“每種細(xì)胞類型都可能具有物理和化學(xué)因素的”最佳點(diǎn)“，可提供最有效的轉(zhuǎn)化，”Lutolf說。“一旦找到它，就需要資源和時(shí)間來創(chuàng)建更大規(guī)模的干細(xì)胞。”

這一發(fā)現(xiàn)的更大影響可能是數(shù)量。該技術(shù)可應(yīng)用于大量細(xì)胞以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)干細(xì)胞。Lutolf的實(shí)驗(yàn)室正在研究這個(gè)問題，但他們的主要目的是更好地了解這一現(xiàn)象，并找到其他細(xì)胞類型的“甜蜜點(diǎn)”。

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