用于肠道干细胞和器官培养的设计矩阵
Nikolce Gjorevski1, Norman Sachs2, Andrea Manfrin1
1Laboratory of Stem Cell Bioengineering, Institute of Bioengineering, School of Life Sciences (SV) and School of Engineering (STI), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland.
Nature
|November 17, 2016
概括
合成水凝精确地控制肠干细胞 (ISC) 的环境,使其能够更好地发育器官. 这项研究为研究和治疗中改善ISC扩张和器官形成提供了明确的矩阵.
科学领域:
- 生物材料科学
- 干细胞生物学
- 机器人技术
背景情况:
- 表皮器官是研究器官发育,功能和疾病的有价值模型.
- 目前有机体培养的局限性源于未定义的动物衍生基因.
- 优化细胞外矩阵 (ECM) 属性对于促进器官研究至关重要.
研究的目的:
- 使用合成水凝定义控制肠干细胞 (ISC) 扩张和有机体形成的关键ECM参数.
- 开发一个完全定义的培养系统,用于小鼠和人类的ISC扩张和器官生成.
- 创建支持ISC行为不同阶段的动态矩阵.
主要方法:
- 使用模块化合成水凝网络来系统地改变ECM参数.
- 研究了矩阵刚性和特定粘附分子 (纤维素,拉米林) 对ISC行为的影响.
- 开发了机械动态矩阵,在刚性状态之间进行过渡.
主要成果:
- 基于纤维素的粘附支持ISC的存活和增殖.
- 高矩阵刚度,通过YAP信号传递,增强ISC扩张.
- 软矩阵与基于拉米因的粘附促进了ISC分化和有机体形成.
- 在一个定义的系统中成功培养了老鼠和人类ISC.
结论:
- 定义的合成矩阵可以精确地控制ISC行为和器官形成.
- 机械动态矩阵比静态的未定义矩阵提供了显著的改进.
- 这种方法克服了当前有机体培养的局限性,扩大了它们的研究和治疗潜力.
- 这些原则可以应用于其他干细胞类型和有机体的工程矩阵.
