新方法能控制干细胞按需分化 可用于移植和治疗

2011-8-30 11:12 来源: 科技日报
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  干细胞非常易变,它会成什么器官或组织一直让科学家琢磨不定。据美国物理学家组织网8月28日报道,最近,在美国化学学会第242届国际学术研讨会暨展览会上,科学家们汇报了一种先进的细胞培养表面,有助于科学家控制干细胞的发育方向。该研究为再生医学领域提供了一种先进方法,以此培养的器官和组织可用于移植和治疗疾病。

  多能性人类胚胎干细胞是从胚胎衍生而来的细胞,具有发育成上百种细胞的可能。培养系统具有某种“不确定性”,不同批次的小鼠细胞可能出现多种变化,而控制它们的分化方向是干细胞医疗应用研究中的一大障碍。以前的方法是添加调控生长的物质,但这可能会给细胞带来无法预料的伤害。

  美国威斯康辛大学化学系的劳拉・L・基斯林博士在报告会上表示,干细胞在再生医学、新药开发、生物医疗前沿中都有很大潜力,但要开发这种潜力必须克服两个难题:第一,找到能在实验室培养繁殖人类干细胞的方法;第二,控制干细胞按需分化,生长为心脏、大脑等任意类型的细胞。新方法在解决这些问题方面取得了良好效果。

  基斯林和同事人工合成出一种纯化学培养基面,其外层表面与不同的多肽(构成蛋白质的基本单位)相对应,能大大降低干细胞发育方向的不确定性。这种纯化学的培养基面能对细胞的“信号”路径施加一种控制。“信号”是细胞内分子之间互相通讯的方式,比如告知免疫细胞准备抵抗外来感染,或告知胰腺细胞机体需要更多胰岛素等等。通过控制干细胞内部的分子通讯,研究人员能告知干细胞发育成某种特定的细胞。

  为了测试这种纯化学培养基面改变信号的能力,研究人员还用β转化生长因子(β-TGF,能控制细胞从生长到毁灭的多种功能活性)对癌细胞进行了测试,实验结果表明,这种培养基面可以促进伤口愈合。基斯林解释说,β-TGF虽然有助于伤口愈合,但如果它接触到健康皮肤,会造成皮肤发炎。而通过这种培养基面,比如设计一种绷带,只在身体局部集中某种特殊的多肽,可让β-TGF只集中在伤口部位。

  基斯林认为,要通过组织工程培养出替代器官,人们必须能操控细胞的发展方向。设计多套与各种多肽对应的培养表面,就能引导胚胎干细胞按照需要进行分化。这种培养表面让实验室制造器官和组织更加容易,是一种更先进的干细胞生产方法。