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《國際要聞》仿生胚胎心跳脈動微流裝置協助自體誘導型幹細胞體外培養與分化
2022-09-27

※澳洲新南威爾士大學的研究團隊利用微流裝置模擬胚胎心跳脈動開發新體外幹細胞培養技術。(Photo credit: University of New South Wales and Prof. Robert Nordon)

澳洲新南威爾士大學(University of New South Wales)的研究團隊開發新體外幹細胞培養技術,從人類多功能幹細胞中培養人類造血幹細胞前體(human blood stem cell precursors)。這個技術可用於治療癌症患者,這些患者需要高劑量的人類造血幹細胞前體,用來幫助補充被化療破壞的內生性人類造血幹細胞。

研究團隊利用一個仿生胚胎心跳脈動的微流控制裝置中以機械刺激細胞培養多功能幹細胞。由於人類造血幹細胞在胚胎發育過程中能夠自然形成,這個研究團隊預期在體外模擬這些條件將有助於幹細胞分化為造血幹細胞。

化療對於造血幹細胞與血球細胞具相當大的破壞性。目前,協助化療病患的捐贈幹細胞相當缺乏,而科學家們致力於在實驗室中培養合適的幹細胞。

從成年人細胞中創造出誘導型多功能幹細胞已經是相當重要的技術,因為這個技術能減少對胚胎細胞或動物細胞的需求。然而,讓這種細胞可靠的變成人類造血幹細胞,再分化成各種類型的血球細胞一直都是一項重大的挑戰。

為了解決這個問題,這個研究團隊想利用微流設備以機械刺激並誘導多功能幹細胞變成造血幹細胞。這個微流設備模擬了胚胎心跳脈動,這是發育中的胚胎細胞相當重要的刺激。

「這裡面遇到最大的問題是我們仍然不完全的了解胚胎發育過程中的微環境的變化過程,這些重要的過程導致胚胎發育的第32天左右產生造血幹細胞。因此,我們製作了一個模擬心臟跳動與血液循環的設備,以及一個軌道搖動系統。當細胞在設備中移動時會產生摩擦與剪切應力。」參與這項研究的李晶晶博士說道。

到目前為止,研究團隊表示這個設備可以刺激細胞分化成血液幹細胞前體。而這些細胞能夠繼續分化成任何種類的血球細胞。這個研究團隊希望將這個技術擴大到大型的生物反應器中用來生產與培養大量的血液幹細胞前體。

「用於移植的造血幹細胞需要有與病人相同組織類型的捐贈者。從自體多功能幹細胞中製造造血幹細胞將能解決這個問題,而不需要組織類型匹配的捐贈者。這個技術能夠為治療血癌或遺傳疾病提供相當大的幫助。」這個研究的計畫主持人Robert Nordon副教授說道。

(來源:Medgadget 生策中心編譯)

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