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长成骨头?长成肉? 干细胞的命运模子决定
  干细胞—方形容器培养—长成骨骼



  干细胞—圆形容器培养—长成脂肪



  在星形和花朵形的模子里培养干细胞?这多少听起来有点不可思议。但更不可思议的还在后面:这两种形状的区别甚至能决定人体干细胞长成脂肪,或是骨骼。这是史上第一次,生物学家用几何学来决定细胞的命运。而这一成果,将为培养干细胞成为各种可供病人移植的器官组织铺平道路。



  与此前科学家通常通过诱导干细胞来培养各种组织相比,美国伊利诺伊州芝加哥大学MilanMrksich教授及其团队的这一成果可以称为细胞的“物理变化”而非“化学变化”。这一成果日前刊发在英国著名科普杂志《新科学家》上。



  实验模子决定细胞命运



  美国伊利诺伊州芝加哥大学的MilanMrksich教授与他的研究团队制作了一些大约50微米宽的模子,这些模子类似于烘焙饼干的模具,包括星形、花朵形、方形、五边形以及圆形。在每一个模子里,科学家放置了一个人体骨髓干细胞。作为干细胞的一种,这些未成熟的细胞将长成血液、骨骼以及脂肪组织。而这些模子均被浸没在化学培养液里,以便他们尽快生长。



  尽管接受的是同一种化学培养液,但放置在有角的模子(如星形、矩形)里70%的干细胞最终成为了骨骼组织。而相应地,放置在弧形的模子(如圆形、花朵形)里的干细胞大多成为了脂肪组织。



  原因角度决定细胞结构



  Mrksich教授的团队认为,在上述过程中,起决定性作用的是模子边的角度。这些角度让干细胞相互推阻,并促发细胞内部的“压力丝”。最终,这些有弹性的微型“压力丝”撑起整个细胞,并形成各自特殊的内部结构。



  “在星形的模子中,尖锐的角度激活了纤长而强壮的‘压力丝’成长,导致干细胞长得更‘坚硬’,成为骨骼组织,”Mrksich教授说,“同时,花朵形模子的弧形边缘则刺激细胞长出短小而柔软的‘压力丝’,从而使干细胞长成脂肪组织。”



  在其他学者看来,几何学的确能在某种程度上影响体内细胞的成长命运。



  “细胞在生长过程、体内游动过程中会改变其几何形状和机制,”美国费城宾夕法尼亚大学的生物工程师ChristopherChen说到,“细胞很可能通过这些改变来诱发一些基因突变,以便于自身更好地发展。”

责任编辑:darknova
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