您现在的位置是:首页 >新闻频道 > 新闻 > 2020-03-19 09:45:39

新技术打印细胞以创造多样化的生物环境

像人类一样,细胞很容易受到同伴压力的影响。

以大脑中的神经干细胞为例:该细胞是干细胞还是分化为完整的脑细胞,最终取决于该细胞从无数邻居那里收到的一系列复杂的分子信息。了解这些信息对于希望利用这些干细胞治疗神经系统疾病(如阿尔茨海默氏症或帕金森氏症)的科学家至关重要。

在光刻技术的帮助下,加州大学伯克利分校创造性地使用了可编程的DNA,研究人员创造了一种新技术,可以快速“印刷”二维细胞和蛋白质的二维阵列,以模拟人体中多种细胞环境。 - 是神经干细胞周围的大脑组织,肠或肝的内壁或肿瘤内部的细胞结构。

这项技术可以帮助科学家更好地理解决定细胞最终命运的复杂细胞间消息传递,从神经干细胞分化为脑细胞再到肿瘤细胞,并有可能转移到胚胎干细胞中。器官细胞。

“这个平台真正强大的功能是,您可以创建体外组织来捕获体内细胞的空间组织,从消化道的肠壁到肝脏中不同细胞类型的排列,” Olivia Scheideler说道。在伯克利读研究生时完成了研究。“我认为您可以将这种技术应用于想要探索细胞相互作用如何促进组织功能的任何组织。”

在今天发表在“ 科学进步 ”杂志上的一篇论文中,Scheideler和她的合作者表明,这项新技术可用于在平坦的表面上快速印刷多达10种不同类型的细胞或蛋白质的复杂模式。

加州大学伯克利分校机械工程学教授,论文的高级作者莱迪亚·索恩说:“从本质上讲,这项技术使我们能够以一种高通量的方式一次成像各种条件。” “它为您提供了广泛的选择范围,因为它非常灵活。您可以为许多不同类型的细胞或蛋白质提供模式。”

陷入DNA束缚

在新技术中,每个细胞或蛋白质都通过一串短链DNA束缚在基质上。尽管已经开发出类似的方法来将束缚的细胞或蛋白质一个接一个地附着,但这项新技术利用了称为光刻的图案化工艺,可以快速批量附着或打印每种类型的细胞蛋白,从而大大加快了该过程。

Sohn说:“就像彩色激光打印一样,先打印一种颜色,然后再打印另一种颜色。”

像摄影一样,光刻法是通过将涂层表面或基材暴露在光的图案下而进行的,该光引发化学反应,将涂料溶解在照明区域中,从而形成模板化基材。在新技术中,然后将基板浸入单侧DNA链中,单侧DNA的末端已经过化学修饰,可以牢固地锁定在溶解涂层的位置。

每条单侧DNA链均经过编程,具有核苷酸腺嘌呤(A),胸腺嘧啶(T),鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的特定序列。具有互补核苷酸序列的单侧DNA链嵌入或附着在目标细胞或蛋白质上。

最后,用附着在单侧DNA互补链上的细胞或蛋白质混合物洗涤表面,该混合物与已经附着在表面上的单侧DNA结合形成双螺旋“系链”。

索恩说:“由于DNA的编程,所有的细胞和蛋白质都精确地附着在了它们应该存在的地方。”

通过重复此过程,最多可以将10种不同类型的细胞或蛋白质以任意模式拴在表面上。

信息冲突

为了演示该技术的众多应用之一,Scheideler和合著者,加州大学伯克利分校的哈伯德·豪·哈伯德·豪·霍伊德·哈伯德·豪生物化学工程杰出教授David Schaffer使用该平台研究了指示神经干细胞分化为成熟细胞的化学信号。 。

沙弗说:“干细胞的DNA中嵌入了程序,告诉它们要么保留干细胞,要么分化成成熟细胞。” “而且他们从周围的其他细胞中获得了许多关于如何操作以及从环境中激活哪些程序的信息。如果我们可以学习如何使干细胞进行招标,以及如何将它们转变为特定的细胞类型,那么我们就可以利用干细胞来大规模生产由于疾病或伤害而丢失的特殊细胞类型。”

舍德勒说,大脑中的神经干细胞会定期从邻居那里收到相互冲突的信息,说明它们的行为方式。一种信使,FGF-2蛋白,告诉他们制造更多的干细胞。另一个是ephrin-B2蛋白,告诉他们分化为成熟的神经元。

Scheideler使用这项新技术将神经干细胞图案化到两种蛋白质FGF-2和ephrin-B2的数千个不同阵列上,以了解这两种信号的空间组织如何帮助确定细胞的最终命运。

她发现许多干细胞分化为成熟的神经元,即使它们主要与FGF-2接触,也就是“保持干细胞”使者。但是,当她仔细观察时,发现那些分化的细胞更可能具有细小的,类似手指的延伸物或“神经突”,它们触及了ephrin-B2或“分化”信使。

沙弗说:“这种图案技术的伟大之处在于,您可以轻松地在幻灯片上复制这些小图案数百或数千次。” “这就像运行一千个独立的小实验,每个实验都是一次试运行,以查看干细胞如何聆听其周围的细胞。然后,您可以获得关于其调控方式的非常非常深刻的统计数据。 。”

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。

相关文章