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        生物工程師借用電子工業(yè)來制造干細胞
        
			
        
				2019-03-28 10:18:00
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        為了理解身體中的細??胞如何表現(xiàn)，生物工程師在他們的實驗室中創(chuàng)建了細胞環(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，因為研究人員仍在學(xué)習(xí)影響細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)來制造干細胞
        

        這種形式的細胞研究對于再生醫(yī)學(xué)的研究至關(guān)重要，再生醫(yī)學(xué)通常通過使用干細胞來替代或修復(fù)受損組織，干細胞是一種特殊的細胞群，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赂杉毎麖纳倭考毎L，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。該團隊創(chuàng)建了微圖案形狀，并結(jié)合機器學(xué)習(xí)，以了解限制如何影響干細胞成熟和組織。
        

        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，他們觀察到細胞遷移并填充模式。有趣的是，圖案的邊緣變得密集，細胞組織和成熟的不同于中心的細胞，并表達前體標(biāo)記，產(chǎn)生組織，如心臟，肌肉和血管。在實驗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，該團隊發(fā)現(xiàn)了細胞張力和細胞密度之間的平衡。隨著細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。當(dāng)沒有細胞緊張時，不會發(fā)生自組織，表明機械限制在細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)和計算機建模，以確保在臨床環(huán)境中使用hiPSC來源之前干細胞穩(wěn)定，功能和有效分化，”史密斯說。
        
			

			
          
        
			
        
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