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工程师破解细胞生物学从活组织中创造出三维形状

UC San Francisco生物工程师于12月28日发表在“发育细胞”杂志上的报道,可以用非常简单的指示重建许多形成哺乳动物组织的复杂折叠形状。通过将机械活跃的小鼠或人类细胞图案化成细胞外基质纤维的薄层,研究人员可以从活组织中创造出碗,线圈和涟漪。细胞通过这些纤维网机械协作,以可预测的方式折叠起来,模仿自然发育过程。

工程师破解细胞生物学从活组织中创造出三维形状

“开发已经开始成为工程学的一块画布,通过将开发的复杂性分解为更简单的工程原理,科学家们开始更好地理解并最终控制基础生物学,”该中心的资深作者Zev Gartner说。加利福尼亚大学旧金山分校的细胞构建。“在这种情况下,机械活性细胞促进组织形状变化的内在能力是构建复杂和功能性合成组织的绝佳底盘。”

实验室已经使用3D打印或微成型技术为组织工程创建3D形状,但最终产品往往错过了根据发育计划成长的组织的关键结构特征。Gartner实验室的方法使用精确的3D细胞图案技术,称为DNA编程的细胞组装(DPAC),以建立组织的初始空间模板,然后将自身折叠成复杂的形状,以复制组织在开发过程中如何组织自己的层次结构。

“我们开始看到有可能将自然发育过程分解为工程原理,然后我们可以重新建立和理解组织,”第一作者,加州大学旧金山分校的博士后研究员Alex Hughes说。“这是组织工程中一个全新的角度。”

“令我惊讶的是,这个想法有多好以及细胞表现如何,”Gartner说。“这个想法告诉我们,当我们揭示强大的发展设计原则时,我们从工程角度来看它们只能受到我们的想象力的限制。亚历克斯能够制作出形状变化的生活结构,其方式非常接近于我们简单的模型预测。“

Gartner和他的团队现在很想知道他们是否可以将控制组织折叠的发育计划与控制组织图案的其他人一起缝合。他们还希望开始了解细胞如何在体内组织折叠过程中发生的机械变化进行分化,从胚胎发育的特定阶段中获取灵感。

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