Biomaterials：科学家成功开发出用于再生造血干细胞的人工骨髓

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  X; ]4 l9 ^) m7 ]0 Q人工骨髓支架（蓝色）上的干细胞扫描电镜照片。
& [/ i- u: X5 O' ~3 [(Credit: C. Lee-Thedieck/KIT)
+ d4 e5 g2 F: g$ E+ p9 m: n近日，一项刊登在国际杂志Biomaterials上的研究报告中，来自图宾根大学等处的研究者通过研究开发出了一种人工骨髓，其可以被用于产生造血干细胞，相关研究为揭示天然骨髓的必要特性以及用于开发治疗白血病的疗法提供了新的思路和希望。
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4 ?  |. l/ p- \血细胞，比如红细胞或者免疫细胞，都可以被位于特殊位置的造血干细胞替代；造血干细胞可以用于治疗某些血液疾病，比如白血病等，患者机体中受影响的血细胞可以被健康个体的造血干细胞所替代，从而治疗血液病患者。
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& u5 a" A9 f1 ^+ s$ X4 \1 p由于适当的骨髓移植并不充分，所以并不是每位白血病患者都可以使用上述方法进行移植治疗，这种问题就可以通过造血干细胞的再生来解决；干细胞微环境是一种具有特性的复杂干细胞环境，骨髓中的相应区域高度疏松，类似于海绵，这种三维结构的环境不仅调节骨髓细胞和造血干细胞，而且还可以实现多种类型细胞之间信号物质的交换。
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6 q: [/ o% k9 [6 u" j7 X文章中，利用合成性的聚合物，研究者开发了一种多孔结构，其可以模拟造血骨髓区域中的海绵样结构，随后研究者将特殊的蛋白质模块添加到这种骨髓介质上，同时也将其它干细胞微环境中的细胞类型插入到了多孔结构中从而保证物质之间的交流。
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6 ?" l8 c6 A7 W% h1 Q" o+ A研究者将来自脐带血的造血干细胞引入到人工骨髓中，而干细胞的增殖需要数日；随后研究者使用多种方法分析揭示了，新产生的干细胞同样可以发育为人工的骨髓，相比标准的细胞培养方法，干细胞可以保持其在人工骨髓中的特性。
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这种新型的人工骨髓包括了天然骨髓的主要特性，其可以被用于在实验室研究物质材料和干细胞之间相互作用的关系，研究者希望这项研究将帮助他们揭示干细胞被合成性物质影响和控制的分子机制，同样也为开发特殊的人工干细胞微型环境以及开发治疗白血病的新型疗法提供思路和希望。+ H9 }/ @8 m3 [

. `" v# q0 |- f9 b9 n- G$ ~9 JBiomimetic macroporous PEG hydrogels as 3D scaffolds for the multiplication of human hematopoietic stem and progenitor cells.
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5 M4 F. m0 |' S% h0 ]Raic A, Rödling L, Kalbacher H, Lee-Thedieck C.
- f2 S& q2 W: d' t# X0 z  H, LMultiplication of hematopoietic stem cells (HSCs) in vitro with current standard methods is limited and mostly insufficient for clinical applications of these cells. They quickly lose their multipotency in culture because of the fast onset of differentiation. In contrast, HSCs efficiently self-renew in their natural microenvironment (their niche) in the bone marrow. Therefore, engineering artificial bone marrow analogs is a promising biomaterial-based approach for culturing these cells. In the current study, a straight-forward, easy-to-use method for the production of biofunctionalized, macroporous hydrogel scaffolds that mimic the spongy architecture of trabecular bones was developed. As surrogates for cellular components of the niche, mesenchymal stem cells (MSCs) from different sources (bone marrow and umbilical cord) and osteoblast-like cells were tested. MSCs from bone marrow had the strongest pro-proliferative effect on freshly isolated human hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) from umbilical cord blood. Co-culture in the pores of the three-dimensional hydrogel scaffold showed that the positive effect of MSCs on preservation of HSPC stemness was more pronounced in 3D than in standard 2D cell culture systems. Thus, the presented biomimetic scaffolds revealed to meet the basic requirements for creating artificial HSC niches.