利用物理方式改變干細胞分化
在星形和花朵形的模子里培養(yǎng)干細胞？這多少聽起來有點不可思議。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胞長成脂肪，或是骨骼。這是**次，生物學(xué)家用幾何學(xué)來決定細胞的命運。而這一成果，將為培養(yǎng)干細胞成為各種可供病人移植的器官組織鋪平道路。
美國伊利諾伊州芝加哥大學(xué)的Milan Mrksich教授與他的研究團隊制作了一些大約50微米寬的模子，這些模子類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。在每一個模子里，科學(xué)家放置了一個人體骨髓干細胞。作為干細胞的一種，這些未成熟的細胞將長成血液、骨骼以及脂肪組織。而這些模子均被浸沒在化學(xué)培養(yǎng)液里，以便他們盡快生長。
與此前科學(xué)家通常通過誘導(dǎo)干細胞來培養(yǎng)各種組織相比，美國伊利諾伊州芝加哥大學(xué)Milan Mrksich教授及其團隊的這一成果可以稱為細胞的“物理變化”而非“化學(xué)變化”。
Mrksich教授的團隊認(rèn)為，在上述過程中，起決定性作用的是模子邊的角度。這些角度讓干細胞相互推阻，并促發(fā)細胞內(nèi)部的“壓力絲”。zui終，這些有彈性的微型“壓力絲”撐起整個細胞，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而強壯的‘壓力絲’成長，導(dǎo)致干細胞長得更‘堅硬’，成為骨骼組織，”Mrksich教授說，“同時，花朵形模子的弧形邊緣則刺激細胞長出短小而柔軟的‘壓力絲’，從而使干細胞長成脂肪組織。”
在其他學(xué)者看來，幾何學(xué)的確能在某種程度上影響體內(nèi)細胞的成長命運。
“細胞在生長過程、體內(nèi)游動過程中會改變其幾何形狀和機制，”美國費城賓夕法尼亞大學(xué)的生物工程師ChristopherChen說到，“細胞很可能通過這些改變來誘發(fā)一些基因突變，以便于自身更好地發(fā)展。”