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软质衬底促进多能干细胞培养物

香槟,生病。 - 伊利诺伊大学研究人员发现了一个关键,可以将干细胞保持在其中立状态:它需要柔软的触感。

在杂志上发表的论文中 普罗斯一体,研究人员证明,在柔软的凝胶上培养小鼠胚胎干细胞(MESCS)而不是在硬盘或盘子上,使它们保持在其多能状态,具有成为任何类型组织的地位。软基材长时间保持均匀的多能菌落 - 无需昂贵的生长化学品。

“这在再生医学的未来具有巨大的应用,”宁王的机械科学和工程教授表示,他与动物科学教授Tetsuya Tanaka队合作。 “这是一个令人兴奋的地区。还有很多工作要做,但我们的工作是了解干细胞基本生物学的一步。“

维持均匀多能的MESC殖民地的难度是干细胞研究中的主要障碍之一。多能干细胞自发地分化,开始变成诸如皮肤或肌肉的专用组织类型。科学家们使用称为生长因素的化学品在不变的状态下保持MESC,但即使在培养物中的各个阶段的细胞混合中,也不是长期的分化,具有不同的基因表达和形态。

样本中的这种多样性使得研究人员非常困难诱导干细胞的培养成为一种特定类型的组织 - 干细胞研究的最终目标。

“如果我们从均质的未分化细胞群体开始,我们兴趣的组织可能会变得更加均匀,而不是我们能够实现,”Tanaka说,他也隶属于美国。基因组生物学。 “那么,在生成特定的细胞类型 - 多能干细胞的主要应用 - 我认为具有均匀培养物与均匀培养有利。”

在注意到多能MESCs倾向于在圆形菌落中粘在一起,而与刚性生长板接触的菌落边缘的细胞倾向于更快地区分,则该团队决定专注于MESC力学而不是化学。由于干细胞比成熟细胞更柔软的10倍,因此研究人员想知道板和细胞之间的机械力是否溅射分化。王和田纳卡的早期研究发现,即使是小型机械力也可用于指导细胞分化;力学也可以妨碍差异化吗?

该团队对在传统培养基上生长的MESC的并排比较,其在柔软的凝胶上生长在柔软的凝胶上,与细胞相同,既有和没有生长因子。他们发现在软凝胶上生长的细胞具有更大的均匀性和多能性,即使没有生长因子,甚至超过三个月和20个通道。

“这是硬币的两面:机械力可以诱导差异化,在这里,我们说如果你能降低基板和细胞之间的力,它们会保持多能。王说,他们是互补的过程。 “我们的论文表明,如果没有更大,机械环境至少与化学生长因子的重要作用相似。在体内,细胞在短时间内产生生长因子,然后他们停止。另一方面,机械力一直承担每个牢房。“

接下来,研究人员希望尝试具有诱导多能干细胞(IPSC)的软衬底方法,已遗传地重新编程为多能状态的成熟细胞。这些细胞对医疗应用持有很多承诺,但众所周知难以培养,也不理解为胚胎细胞。

“我们可以尝试在同一个软质基材上培养小鼠IPSC,看看是否适用于实现均匀干细胞培养物,”Tanaaka表示。 “如果是这种情况,影响就会很重要。”

这项工作得到了国家卫生研究院,美国农业部和伊利诺伊大学。共同作者是Farhan Chowdhury,延珍李和耶志宁浦士的研究生,以及访问学者Tamaki Yokohama-Tamaki。

编者注意:要联系Tetsuya Tanaka,请致电217-244-2522;电子邮件[email protected]。到达宁王,电子邮件 [email protected].

本文,“软衬底通过下调细胞 - 基质课程促进胚胎干细胞的均匀自我更新,”在线提供 http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0015655.

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