将细胞挤压成干细胞

EPFL科学家开发了一种新方法，通过“挤压”细胞将细胞转化为干细胞。该方法为大规模生产用于医学目的的干细胞铺平了道路。干细胞现在处于现代医学的最前沿。它们可以转化为不同器官的细胞，提供治疗帕金森病和糖尿病等一系列伤害和疾病的新方法。但是以标准化方式生产正确类型的干细胞仍然是一个严峻的挑战。EPFL科学家现已开发出一种凝胶，通过简单地将它们“挤压”成形状，可以提高正常细胞恢复干细胞的能力。发表在Nature Materials上的新技术也可以轻松扩展，以便在工业规模上为各种应用生产干细胞。

存在不同类型的干细胞，但具有特殊医学意义的干细胞是所谓的“诱导多能干细胞 ”或iPSC。这些来自成熟的成体细胞，这些细胞经过基因重编程，表现得像干细胞(这就是它们被“诱导”的原因)。然后，iPSC可以重新生长为一系列不同的细胞类型，例如肝脏，胰腺，肺，皮肤等。

已经进行了许多尝试来设计用于产生这种干细胞的标准化方法。但即使是最成功的方法也不是很有效，特别是对于大规模使用。一个主要问题是现有技术使用培养皿或细胞培养瓶的二维环境，而体内细胞存在于三维世界中。

EPFL的Matthias Lutolf实验室现已开发出一种可能有助于克服这些挑战的新方法。该方法使用三维细胞培养系统。将正常细胞置于含有正常生长营养素的凝胶内。“我们试图模拟活体组织的三维环境，看看它会如何影响干细胞的行为，”Lutolf解释道。“但很快我们惊讶地发现细胞重编程也受到周围微环境的影响。” 在这种情况下，微环境是凝胶。

研究人员发现，通过简单地调整周围凝胶的成分 - 以及刚度和密度 - ，他们可以比现有方法更快，更有效地重新编程细胞。结果，凝胶对细胞施加不同的力，基本上“挤压”它们。

作为一种新现象，尚未完全理解。然而，科学家提出三维环境是这一过程的关键，产生与遗传因素共同作用的机械信号，使细胞更容易转化为干细胞。“每种细胞类型都可能具有物理和化学因素的”最佳点“，可提供最有效的转化，”Lutolf说。“一旦找到它，就需要资源和时间来创建更大规模的干细胞。”

这一发现的更大影响可能是数量。该技术可应用于大量细胞以工业规模生产干细胞。Lutolf的实验室正在研究这个问题，但他们的主要目的是更好地了解这一现象，并找到其他细胞类型的“甜蜜点”。