科學(xué)家設(shè)計(jì)出的zui有效的培養(yǎng)人類胚胎干細(xì)胞集落的方式是將其培養(yǎng)于于小鼠細(xì)胞上。這對于實(shí)驗(yàn)室研究來說或許可行，但是它會給移植到人類患者體內(nèi)的干細(xì)胞帶來一種不可接受的污染風(fēng)險(xiǎn)。在一項(xiàng)新的研究中，美國布朗大學(xué)的生物工程師已經(jīng)開發(fā)出一種人工合成的基層，稱為成纖維細(xì)胞，其可以像小鼠細(xì)胞一樣發(fā)揮作用，但卻不會發(fā)生污染的可能性。

“生成的干細(xì)胞的黃金標(biāo)準(zhǔn)始于胚胎干細(xì)胞，它們在小鼠的胚胎成纖維細(xì)胞層上生長，”醫(yī)療科學(xué)工程副教授Diane Hoffman-Kim說。“如果我們能明確黃金標(biāo)準(zhǔn)的組成，那么我們就可以嘗試做一個現(xiàn)成的產(chǎn)品。”

通過和小鼠的分離，這個潛在的產(chǎn)品將能夠推進(jìn)干細(xì)胞療法，Hoffman-Kim說，他和也任職于布朗大學(xué)醫(yī)療科學(xué)工程副教授的Eric Darling同為文章的通訊作者。

由Hoffman-Kim的前博士生Cristina Lopez Fagundo率領(lǐng)的研究人員，在 Acta Biomaterialia雜志上闡述了他們?nèi)〉玫倪M(jìn)展。事實(shí)證明，他們想要模仿的小鼠成纖維細(xì)胞的關(guān)鍵影響因素是細(xì)胞的剛性和它們形成的滋養(yǎng)層的凹凸性。

通過在成纖維細(xì)胞上覆蓋一層特制材料，科學(xué)家創(chuàng)建了一個橡膠狀的模具。當(dāng)他們使用該模具創(chuàng)建一個具有類似屬性的培養(yǎng)層用于真正的細(xì)胞培養(yǎng)時，他們看到，他們可以在其上培育和維持胚胎干細(xì)胞。

“這不是黃金標(biāo)準(zhǔn)，我們也沒有這樣說，”Lopez-Fagundo說道，“但它確實(shí)彌補(bǔ)了利用小鼠胚胎成纖維細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)的不足。”

模擬物的測試

實(shí)驗(yàn)表明，培育在合成基質(zhì)上的干細(xì)胞集落起初在數(shù)量上稍小，但有時面積卻很大。通過三周的培養(yǎng)，克隆數(shù)目和面積在兩者之間較為相似。第三個基質(zhì)作為一個實(shí)驗(yàn)對照，其表面有有佳的硬度，但卻沒有凹凸性，在培育細(xì)胞方面是*的失敗的。

下一組實(shí)驗(yàn)測試的是人工合成的基質(zhì)和黃金標(biāo)準(zhǔn)的成纖維細(xì)胞滋養(yǎng)層上培養(yǎng)的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞克隆是否能同等的發(fā)育成熟。該小組也表明它們可誘導(dǎo)培養(yǎng)于任一基層的干細(xì)胞分化成所有的三個“胚層”，這為組織的前體：內(nèi)胚層，能成為人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如胃腸道；中胚層，能成為許多器官系統(tǒng)，包括心臟；和外胚層，將能發(fā)育為神經(jīng)系統(tǒng)。

更多的工作

Hoffman-Kim和 Lopez-Fagundo承認(rèn)在他們的技術(shù)能夠提高干細(xì)胞的產(chǎn)量以用于臨床之前，他們還有更多的工作要做。他們利用有相似的潛力可分化為不同組織的類似于胚胎干細(xì)胞的非人類胚胎干細(xì)胞來測試合成基質(zhì)。在人體細(xì)胞中測試這項(xiàng)技術(shù)是非常關(guān)鍵的一步。

他們也想回答一個更根本的問題：為什么成纖維細(xì)胞的剛性和基層形成的凹凸性在培育干細(xì)胞集落中如此重要？了解了這些將有助于揭示干細(xì)胞生物學(xué)中許多未知問題中的至少一個。

“目前在該領(lǐng)域，我們?nèi)蕴幱谂囵B(yǎng)和利用干細(xì)胞的前沿位置，”Hoffman-Kim說。“但問題還沒有完*。”