3.Biomaterials：什么？菠菜可以用來做心臟組織？

 

　　研究人員已經(jīng)成功地使用菠菜葉來造出具有完整血管、能輸送血液的的功能良好的人體心組織。為了解決捐助器官長期的短缺問題，科學(xué)家一直致力于在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)各種組織甚至整個(gè)器官。但是培養(yǎng)細(xì)胞只是解決方案的一部分——如果沒有恒定的血液供應(yīng)，他們根本就不會(huì)茁壯成長。

 

　　構(gòu)建可以工作的精細(xì)血管（也稱為脈管系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)是非常困難的，特別是毛細(xì)血管，只有5到10微米寬。血管的功能是傳輸這些組織樣本所需的氧氣和營養(yǎng)?，F(xiàn)在由伍斯特理工學(xué)院（WPI）的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)通過使用植物中已存在的微小的靜脈網(wǎng)絡(luò)，將菠菜葉成功地轉(zhuǎn)化為活的心臟組織。

 

　　科學(xué)家在他們的文章中寫道：“植物和動(dòng)物用來輸送液體、化學(xué)物質(zhì)和大分子的方法從根本上是不同的，但是在血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面也有驚人的相似之處。“研究人員不用試圖從頭開始構(gòu)建脈管系統(tǒng)，他們只需剝離菠菜葉，直到僅剩將葉子保持在一起的精細(xì)纖維素結(jié)構(gòu)。

 

　　植物中的纖維素是實(shí)驗(yàn)室生長樣品中使用的重要材料，因?yàn)樗呀?jīng)被很好地研究過，與生物組織相容，而且還便宜--植物資源非常豐富且容易生長。在這項(xiàng)研究里，科學(xué)家是在當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)上購買的菠菜。為了獲得菠菜的細(xì)小血管結(jié)構(gòu)，該團(tuán)隊(duì)通過在葉子中循環(huán)一種洗滌劑溶液來將植物細(xì)胞沖走，這個(gè)過程稱為脫細(xì)胞。

 

　　首席研究員Joshua Gershlak說：“我之前已經(jīng)對(duì)人類心臟進(jìn)行了脫細(xì)胞化工作，當(dāng)我看著菠菜葉時(shí)，它讓我想到主動(dòng)脈。”“所以我想，讓我們來灌注植物的莖。我們一開始不確定它會(huì)奏效，但事實(shí)證明這個(gè)方法是容易且可復(fù)制的，它在許多其他植物上也奏效。”

 

　　該團(tuán)隊(duì)還剝離了歐芹和甜蒿的葉子，并在花生植物毛根中也用了此技術(shù)。他們期望通過進(jìn)一步的研究，讓為不同的組織選擇不同的植物成為可能——例如，木材的結(jié)構(gòu)可能在骨骼工程中是有用的。為了在真實(shí)的組織樣品中測(cè)試?yán)w維素支架，他們最終使用菠菜，因?yàn)樗托呐K組織一樣具有高密度的輸送管。研究人員將菠菜葉血管結(jié)構(gòu)與心肌細(xì)胞接種，他們興奮地看到，在幾天之內(nèi)，心臟細(xì)胞就像人體組織一樣開始自發(fā)收縮。

 

　　Gershlak說：“現(xiàn)在的想法是，既然我們已經(jīng)得到具有血管網(wǎng)絡(luò)的非常薄而平坦的組織，所以我們應(yīng)該能夠疊加多個(gè)葉子并創(chuàng)建一塊心臟組織。”心臟組織移植對(duì)于心臟病發(fā)作后，心臟已經(jīng)損傷、不能再愈合的患者是有用的。到目前為止，這項(xiàng)研究只是一個(gè)概念證明，而且該團(tuán)隊(duì)仍在尋找將其與活的人體組織結(jié)合在一起的方式。研究人員寫道：“目前尚不清楚植物脈管系統(tǒng)如何融入人身上的脈管系統(tǒng)，以及是否存在免疫反應(yīng)。”但該團(tuán)隊(duì)總體來講還是十分樂觀的。

 

　　WPI實(shí)驗(yàn)室的生物醫(yī)學(xué)研究員Glenn Gaudette說：“我們真的相信這種支架能夠幫助治療。我們還有更多的工作要做，但到目前為止這是非常有希望的。”“此方法簡(jiǎn)單到只需要資源豐富的菠菜葉，并把它變成一種有血液流經(jīng)的組織，這真是非常令人興奮的，我們希望它能夠在此領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。“這不是科學(xué)家在培養(yǎng)組織時(shí)第一次在植物上尋求啟發(fā)——加拿大渥太華大學(xué)的Pelling實(shí)驗(yàn)室去年成為頭條新聞，他們的項(xiàng)目是用蘋果切片生長人類耳朵。

 

　　而不僅僅是生物組織科學(xué)家們?cè)谥参锵到y(tǒng)內(nèi)部探索——上個(gè)月，研究人員成功地發(fā)展了一個(gè)“機(jī)器人玫瑰”，其莖葉和葉子內(nèi)部具有電子循環(huán)功能。使用菠菜也不是創(chuàng)建人體組織血管網(wǎng)絡(luò)的唯一方法?？茖W(xué)家一直在研究使用3D打印來創(chuàng)建血管，并且剛剛有少量成功案例被報(bào)道。時(shí)間會(huì)證明，哪種方法在實(shí)驗(yàn)室外更可行，但這絕對(duì)是一個(gè)令人興奮且矚目的發(fā)現(xiàn)。

 

　　4.mBio&eLife：利用小型3D球體模型就能夠有效抵御結(jié)核病

 

　　近日，來自南安普敦大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員通過研究開發(fā)了一種在實(shí)驗(yàn)室用于研究人類機(jī)體感染的新型3D模型，文章中研究人員利用靜電封裝技術(shù)制造出了一種小型3D球體，其能夠在被結(jié)核分枝桿菌（TB）感染的人類細(xì)胞中產(chǎn)生密切反映患者機(jī)體疾病的狀況，相關(guān)研究刊登于國際雜志mBio和eLife上。