干细胞分化的预测

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将成人干细胞在一种新型的基质上培养24小时后，密歇根大学的研究人员能够预测细胞如何分化，或者分化成哪种类型的组织。5 g. M( c5 D* U' \4 V8 F4 p

! ?% F- \$ V9 }5 b! k7 I  q他们的这项研究结果发布在8月1日的Nature Methods上。分化是干细胞转变成其他类型细胞的过程，理解该机制对未来开发基于干细胞的再生疗法至关重要。"我们只需要1天就能预测干细胞的分化。"这项研究的第一作者，机械工程和生物医学工程助理教授Jianping Fu表示。
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Fu教授介绍说："通常情况下，要知道干细胞分化需要花费数星期甚至更长的时间。而我们的工作大大缩短了这个周期，将对药物筛选和再生医学的应用产生重要影响。我们的方法能够提供干细胞分化的早期预示，比如在新药作用下，干细胞将分化成哪种类型的细胞等。"# W3 T  ?& D7 J: ]' A" D) f$ r

0 \! A  ?2 y; N/ ]: ?; ]( W在这项研究，Fu和他的同事从力学角度对干细胞进行检测，他们在干细胞吸附的材料上施加了一个微小的力，并认为这个力与分化有关，但是还没有像化学因素那样进行广泛的研究。在这篇文章中，研究人员表示，干细胞培养材料的坚硬，事实上有助于检测细胞分化的类型。9 E& h: \' Z/ y

) M, w9 n  {7 a; T9 K这项研究证实，在调控分化方面力学因素和化学因素同样重要，而在力学方面，直到现在仍一直被干细胞生物学家所忽视。2 j1 Y- R# `/ {% b9 r( ?

% V) o7 h1 _$ o2 y研究人员制做了一种新型的干细胞基质(支架)，其硬度能够被调整而不需要改变化学组成，这是传统的干细胞生长基质所不能实现的。5 T  T, U+ G: Q
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工程人员使用人类间叶细胞的干细胞进行试验，这类细胞位于骨髓和其他的连接组织，比如脂肪中。当其在坚硬一点的支架上成长时，这类干细胞会分化成骨骼，在柔软一点的支架上则会分化形成脂肪。* v% M* Q2 ^5 t. c- e) U  b; p* Y
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研究人员根据底物的柔软度观察细胞分化，并在细胞培养过程中检测了细胞的牵引力，希望通过这种方式确定能否预测细胞的分化。使用荧光显微技术，研究人员检测了支架的弯曲度以确定牵引力的大小。" \2 v: f4 F5 l) F1 q8 y* m" F

# r+ b" X3 A1 b. W# [: R; ?4 g4 _研究结果表明，如果干细胞确定分化为一种类型的细胞，相比于那些还未分化或分化为另一种类型的细胞，它们的牵引力将会更大。因此，牵引力的变化能作为细胞分化的早期预测因子

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物理因素对干细胞分化的命运决定起了很大的作用。携带相同遗传指令的相同类型的干细胞，受到不同的外力作用，发育成不同类型的细胞。这似乎可以解释胚胎发育初期，有限的几个细胞在相同的环境中，不同的仅是几个细胞排列的位置不同，受到的彼此之间的相互作用力的合力不同，发育成不同的多能干细胞。