动感耀眼的?
心跳的强度可以用颜色表示吗?
是的,有七种颜色!就像彩虹。
最近释放了上海儿童医学中心主任医师,傅玮的团队,该中心隶属于上海交通大学医学院,国家儿童医学中心以及南京大学鼓楼医院的研究团队。国际领先的期刊ACSNano上的最新科学研究成果:“使用结构颜色系统,实时监测人为诱导的多能干细胞的功能变化,以区分心肌细胞”。
这项研究有哪些创新?
可以说,心肌细胞是心脏的基本组成部分。心肌如何“生长”?在此过程中,其功能发生了什么变化?通过这种方法,科学家可以实时,直观地观察心肌细胞的“生长”,并进行非侵入式检查。
这项研究使用了一种新材料,水凝胶,其表面具有微细的沟槽,可以“轻松地存储细胞”。这项研究的“原始材料”是心肌祖细胞,它来自人类诱导的多能干细胞。
在这种水凝胶制成的小“芯片”中,科学家模拟了对人体微环境的早期干预,以促进心肌的分化和成熟。观察心肌的“祖先”如何成长为一个“心肌细胞群”。
同时,水凝胶的结构颜色特性反映了在颜色变化时心肌分化过程中发生的功能变化,这就是为什么我们可以看到五颜六色的错觉的原因。
在实验室中,科学家进行实验的步骤:
首先,有必要培养心肌细胞。
如今,诱导多能干细胞(iPS细胞)可以在1毫升血液和一小部分皮肤中培养。
iPS细胞是人工培养的“元细胞”,在不同的细胞类型中可能会有所不同。
培养iPS细胞后,科学家们分化为心肌细胞。
将携带活性心肌细胞的培养液注入水凝胶后,可制成“芯片”,并使心肌细胞进一步“生长”。傅伟研究员介绍说,制成的“碎片”与果冻一样厚。
在水银灯下,研究人员可以观看那跳动的彩色心脏。
可以理解,有色心脏的颜色变化和搏动的节奏取决于诸如心肌细胞和添加的药物的成熟度等因素而变化。
“实时”和“可视化”都可以理解。如何实现“非侵入性”?
在以前的传统研究中发现,评估细胞基因表达需要细胞破坏和RNA提取才能进行分析。在这一点上,细胞是“死”的。
在这项研究中,研究人员发现与细胞分化和成熟有关的基因表达与水凝胶材料的颜色变化完全吻合。该研究发现了iPS细胞的分化时间,基因表达和色谱之间的相关性,打破了传统的道路,并实现了一种“非侵入性”的评估细胞基因表达的新方法。
这项研究解决了什么问题?
党委副书记,儿童中心主任医师王伟指出,这很重要。特别是,研究儿童的生长发育还可以包括疾病预测,早期治疗和生物学研究等功能。“利用现有技术,大规模应用显然还有很长的路要走。”
1.药物筛选
当发现新药时,通常会进行动物测试,但实际上,动物通常与人类有很大的不同。对动物有效的药品对人类的疗效可能不如人类。使用“芯片”后,它对药物筛选更为有效,因为这些细胞直接来自人类,动物实验可以在一定程度上替代这些细胞。
2.了解疾病特异性信息可以将iPS细胞区分的不同类型的细胞加工成可以包含个人遗传信息的不同器官“芯片”。了解未来的个人健康状况并理解疾病的正确治疗非常重要。
3.心肌病的精确治疗
结果表明,微槽结构彩色水凝胶可有效促进人源性多能干细胞来源的心肌细胞的分化和成熟,同时心肌细胞随着分化过程而跳动并改变结构颜色的颜色材质为红色,绿色和蓝色。人眼的可见变化实现了心肌分化监测的“实时”和“可视化”。由科研团队检查的心肌“芯片”对于精确治疗心肌病和心脏病非常有效。在一个小的“芯片”中,科学家可以进行大剂量药物实验,以过滤出更有效的特种药物,从而使患者受益。
文字/图片/视频:严敬文
编辑:朱少宇