利用物理方式改變干細(xì)胞分化
在星形和花朵形的模子里培養(yǎng)干細(xì)胞？這多少聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)不可思議。但更不可思議的還在后面：這兩種形狀的區(qū)別甚至能決定人體干細(xì)胞長(zhǎng)成脂肪，或是骨骼。這是**次，生物學(xué)家用幾何學(xué)來(lái)決定細(xì)胞的命運(yùn)。而這一成果，將為培養(yǎng)干細(xì)胞成為各種可供病人移植的器官組織鋪平道路。
美國(guó)伊利諾伊州芝加哥大學(xué)的Milan Mrksich教授與他的研究團(tuán)隊(duì)制作了一些大約50微米寬的模子，這些模子類(lèi)似于烘焙餅干的模具，包括星形、花朵形、方形、五邊形以及圓形。在每一個(gè)模子里，科學(xué)家放置了一個(gè)人體骨髓干細(xì)胞。作為干細(xì)胞的一種，這些未成熟的細(xì)胞將長(zhǎng)成血液、骨骼以及脂肪組織。而這些模子均被浸沒(méi)在化學(xué)培養(yǎng)液里，以便他們盡快生長(zhǎng)。
與此前科學(xué)家通常通過(guò)誘導(dǎo)干細(xì)胞來(lái)培養(yǎng)各種組織相比，美國(guó)伊利諾伊州芝加哥大學(xué)Milan Mrksich教授及其團(tuán)隊(duì)的這一成果可以稱(chēng)為細(xì)胞的“物理變化”而非“化學(xué)變化”。
Mrksich教授的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在上述過(guò)程中，起決定性作用的是模子邊的角度。這些角度讓干細(xì)胞相互推阻，并促發(fā)細(xì)胞內(nèi)部的“壓力絲”。zui終，這些有彈性的微型“壓力絲”撐起整個(gè)細(xì)胞，并形成各自特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
盡管接受的是同一種化學(xué)培養(yǎng)液，但放置在有角的模子（如星形、矩形）里70%的干細(xì)胞zui終成為了骨骼組織。而相應(yīng)地，放置在弧形的模子（如圓形、花朵形）里的干細(xì)胞大多成為了脂肪組織。
“在星形的模子中，尖銳的角度激活了纖長(zhǎng)而強(qiáng)壯的‘壓力絲’成長(zhǎng)，導(dǎo)致干細(xì)胞長(zhǎng)得更‘堅(jiān)硬’，成為骨骼組織，”Mrksich教授說(shuō)，“同時(shí)，花朵形模子的弧形邊緣則刺激細(xì)胞長(zhǎng)出短小而柔軟的‘壓力絲’，從而使干細(xì)胞長(zhǎng)成脂肪組織。”
在其他學(xué)者看來(lái)，幾何學(xué)的確能在某種程度上影響體內(nèi)細(xì)胞的成長(zhǎng)命運(yùn)。
“細(xì)胞在生長(zhǎng)過(guò)程、體內(nèi)游動(dòng)過(guò)程中會(huì)改變其幾何形狀和機(jī)制，”美國(guó)費(fèi)城賓夕法尼亞大學(xué)的生物工程師ChristopherChen說(shuō)到，“細(xì)胞很可能通過(guò)這些改變來(lái)誘發(fā)一些基因突變，以便于自身更好地發(fā)展。”