科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然
德國“3D物質(zhì)定制”卓越集群、馬克斯普朗克醫(yī)學(xué)研究所、海德堡大學(xué)有機(jī)體研究中心和分子生物學(xué)中心合作，開發(fā)出一種新的分子工程技術(shù)。研究團(tuán)隊(duì)利用特定折疊的DNA制成的微珠，在組織結(jié)構(gòu)內(nèi)釋放生長因子或其他信號(hào)分子，從而精確影響類器官的發(fā)育。利用這一技術(shù)可培育出更復(fù)雜的類器官，更好地模仿人體組織，呈現(xiàn)更真實(shí)的細(xì)胞組合。研究成果發(fā)表在最新一期《自然納米技術(shù)》雜志上。
類器官是由干細(xì)胞衍生的微型器官狀組織結(jié)構(gòu)，可用于基礎(chǔ)研究，獲得有關(guān)人類發(fā)育的新見解或研究疾病的發(fā)展。在此之前，科學(xué)家無法從內(nèi)部控制這些組織結(jié)構(gòu)的生長，而新的分子工程技術(shù)可精準(zhǔn)確定在生長組織中何時(shí)何地釋放關(guān)鍵發(fā)育信號(hào)。
此次，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了微型DNA珠子，其可“裝載”蛋白質(zhì)或其他分子。這些微珠被注入類器官中，用紫外線照射時(shí)可釋放其裝載物，從而可在發(fā)育組織中的任何時(shí)間和位置釋放生長因子或其他信號(hào)分子。
團(tuán)隊(duì)將裝載有Wnt信號(hào)分子的微珠精確插入日本稻魚青鳉的視網(wǎng)膜類器官中進(jìn)行了測(cè)試。這是人們首次誘導(dǎo)視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（視網(wǎng)膜的外層）在神經(jīng)視網(wǎng)膜組織附近形成。
以前，將Wnt添加到培養(yǎng)基中會(huì)誘導(dǎo)色素細(xì)胞，但會(huì)抑制神經(jīng)視網(wǎng)膜的發(fā)育。通過局部釋放信號(hào)分子，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了更真實(shí)的細(xì)胞類型混合，這種混合比傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)更接近于魚眼的天然細(xì)胞組成。
DNA微珠能夠靈活地在多種培養(yǎng)組織中運(yùn)輸不同的信號(hào)分子，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的類器官開辟了新途徑。未來類器官模型可加速人們對(duì)多種疾病的模擬研究，進(jìn)而帶來療效更好的藥物或治療方式。
總編輯圈點(diǎn)：
類器官是一種和對(duì)應(yīng)器官有類似空間組織及部分類似功能的干細(xì)胞群。作為一種新興技術(shù)，類器官同時(shí)也是良好的前沿研究平臺(tái)。此次，科研人員設(shè)計(jì)了一種微型DNA珠子，攜帶蛋白質(zhì)或相關(guān)信號(hào)分子。微珠進(jìn)入類器官后，可在誘導(dǎo)下于特定時(shí)間特定地點(diǎn)釋放這些裝載物，在調(diào)控之下，類器官模型能呈現(xiàn)出更真實(shí)的細(xì)胞組合。更復(fù)雜、模擬度更高的類器官，對(duì)病理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)研究和精準(zhǔn)醫(yī)療、再生醫(yī)療的發(fā)展都具有重要作用。
