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一项新的研究成果显示，干细胞能在新的三位支架上生长、增殖和分化。种支架是由微小的蛋白质片断构成，这种蛋白质片断比任何其他细胞结构系统更像一个活体。麻省理工和意大利的研究人员将这一有可能取代广泛用于培养细胞的培养基的新发明在12月27日的PloS ONE公布。
这项研究的负责人是MIT的华裔科学家、MIT生物医学工程中心的副主任张曙光（Shuguang Zhang）。张博士是最早尝试诱导氨基酸片断（自体装配肽片断）在有用的结构中识别自己的一个开拓者。 与来自米兰的访问研究生Fabrizio Gelain一起，张博士利用一种蛋白质纳米纤维网络设计出一种支架。这种纳米蛋白纤维要比一根人头发细5000倍，并且含有比针眼小20000倍的孔。 研究人员能够在三维支架上培养一种健康的成体小鼠干细胞，并且没有二维系统的缺点。 这种新的合成结构除了能够帮助研究人员获得更精确的体内细胞生长和行为的画面外，还能够为组织细胞培养和用于再生药物的组织更有益的微环境。 这种支架本身直接被移植到身体中而无任何副作用。张博士指出，的技术发展趋势就是从二维的培养皿进化到能更好地代表组织和器官中自然细胞成分的培养系统。 二维中的生命 生物医学研究人员越来越意识到在覆盖了培养基的二维培养皿和玻璃片中培养活细胞的局限性。 在身体中，细胞被围绕其周围的细胞、其他结构和蛋白质所附着和支持。一个细胞的正常环境是一个复杂的微小纤维、缺口和孔的网络。在这些缺口和孔中，氧气、激素和营养物能被传递，并且废物能够被滤走。细胞在它们的天然环境中能够对化学信号或其他刺激作出应答而运动。 研究人员意识到在平面上的细胞具有一种不对称的代谢、基因表达和生长模式。但是，一直以来，唯一的选择就是玻璃器皿和一种叫做Matrigel的产品（一种由小鼠肿瘤细胞分泌的一种凝胶状蛋白混合物）。景观Matrigel确实很像一种复杂的细胞外环境，但是它还含有生长银子和未知的蛋白质，这些都无法满足了需要精确条件限定的实验的需求。 在这篇新论文中，作者写道，合成生物聚合物微纤维支架已经研究了30多年，希望最终能模拟一种活体三维微环境，但是人们仍然关注它们的降解产物和化合物。 通常的合成聚合物生物材料都太大。让细胞在其上生长就好比驱使蜘蛛在摩天大楼的钢精支架上结网一样。 在添加了特定的叫做活性motifs的氨基酸片断后，这种支架能够诱骗干细胞以特定的、研究人员所希望的方式来行为，例如分化成身体组织所需的细胞类型等。 这些设计支架最有趣的是细胞在不另外添加可溶性生长因子的情况下能存活的时间更长，并且分化的更好。张博士推测，这意味着细胞外微环境可能对细胞的存活起到更为重要的作用，并且执行细胞功能。 这种活性motif方法能很容易用于研究细胞间的相互作用、细胞迁移、肿瘤和癌细胞与正常细胞之间的相互作用，以及用于以细胞为基础的药物检测和其他多样化应用。 张博士表示，他相信在接下来的20年里，所有细胞培养将会在具有设计支架的三维结构中进行，并且大部分的细胞生物学教科书也将会在人们从三维细胞培养研究获得结果时改写和修订。 研究人员目前正在用多种类型的细胞来检测这种设计支架，包括牙齿、骨骼、心脏、肝脏、软骨、皮肤、胰腺、血细胞和血管形成细胞。（生物通杨遥） |
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