《Advanced Science》水凝膠模擬子宮微環境! 促幹細胞體外發育更完整

撰文記者 巫芝岳
日期2022-12-20
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《Advanced Science》水凝膠模擬子宮微環境! 促幹細胞體外發育更完整 (圖片來源:網路)

近(15)日,澳洲雪梨新南威爾斯大學(UNSW Sydney)的科學家,運用一項水凝膠材料,在體外成功促使多潛能幹細胞(pluripotent stem cells)經歷胚胎發育的重要階段,使其開始分化為具有三個胚層的胚胎,也是目前在體外誘導幹細胞進入此發育階段時,能最完整反應其在體內情況的一項方法。該研究發表於期刊《Advanced Science》。

該實驗中,研究人員成功在培養皿中誘發幹細胞出現「原腸胚形成」(gastrulation)這項發育階段。原腸胚形成是包括人類在內的多數動物,在胚胎發育時會經歷的一項階段,原先的囊胚會發育為三個胚層,接著才會進一步分化為神經、心血管、血液、肌肉、骨骼等。

然而,過去這項過程在動物體外並不容易被妥善觀察,僅能透過取出在母體內發育的胚胎組織,才得以看見;且由於科學倫理限制,要觀察人類胚胎的此過程更是不易。

因此,該團隊運用改良自半導體業的技術,在水凝膠材料上製造出「定義區域」,讓細胞得以黏附在特定區域內,這項軟凝膠的組合能模擬人類子宮表面具彈性、黏性且柔軟的結構,誘導細胞開始進入類似原腸胚形成的階段。

目前在實驗室中,曾使用塗有生長因子和化學藥物的玻璃或硬式塑膠材質,試圖刺激幹細胞進入原腸胚形成階段,但都未能完整重現其在體內的過程。

研究人員分享,本次這項水凝膠材料的發現,其實是項巧合。起初他們試圖讓幹細胞黏附在水凝膠上,並計畫以傳統方式區分細胞們;但後續觀察卻發現,在水凝膠上生長的細胞,與原先玻璃上培養的發生顯著差異。

這項發現,不但對理解人類胚胎發育有重要意義,且對於包括:細胞療法、標靶藥物開發、 CRISPR基因編輯技術在內等新興生醫技術,都相當重要。

團隊表示,這項技術是他們期望創造能進而生產人造組織模型的第一步,而僅觸發原腸胚形成仍不夠,未來,他們會持續研究如何提供其他訊號來維持幹細胞分化。

參考資料:

1.原始論文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202203614

2.https://www.sciencedaily.com/releases/2022/12/221215104638.htm

(編譯/巫芝岳)