新薄膜：肌肉“補丁”

趙艷燕／編譯

盡管它們只是一種薄膜,但它們能走路?游泳?收縮,或許有一天還能拯救你的生命?近日,美國研究人員在《科學》雜志上發(fā)表文章稱,他們制造出了一種極為特殊的薄膜,它是老鼠的心肌細胞生長在事先設計好的塑料材質上的混合產物?這種通過控制細胞的組合,通過基因工程設計出的薄膜能實現(xiàn)許多運動功能?如果實驗進展順利,類似的薄膜將可能用來作為心臟或者其他肌肉組織損傷的“補丁”?

多年來,人體組織的基因工程師們一直在研發(fā)由于年齡或疾病而損傷的身體組織的替代品,并取得了很大的進展?雖然許多公司通過遺傳工程開發(fā)出了皮膚和軟骨,但是人造肌肉的研發(fā)似乎還“步履蹣跚”?其中的部分原因是研究人員必須把細胞中以毫微計算的運動蛋白質,與相對龐大的肌肉纖維以及以厘米計算的成捆的纖維聯(lián)合到一起?雖然一些研究小組已通過各種技術實現(xiàn)了這個目標,比如在凝膠中培養(yǎng)心肌細胞,可是,由于制造出的肌肉受到幾何位置的限制,所以它們能完成的正常肌肉的功能是非常有限的?

為了尋找出制造更靈活肌肉的方法,由美國哈佛大學生物物理學家凱文·凱特·帕克領導的研究人員開始關注一種10年前出現(xiàn)的化學仿造技術,它由哈佛的化學家喬治·懷賽茲研發(fā)?這種技術被人們喻為“微接觸印刷術”,就好像是一枚微型的印章把一組化學圖案印在指定的表面上?在實驗中,研究人員把一層薄薄的感溫聚合物放在載玻片上,在這上面,他們又加上更具活力的塑料薄膜,它叫作PDMS?然后,他們印制出一層粘連蛋白質,最后附加上老鼠的心臟細胞?幾天后,這些細胞生長?擴張,并連接到一起?然后,研究人員們再降低溫度,讓感溫的聚合物與原本牢牢粘合的載玻片分開,以此釋放出“薄膜肌肉”?根據(jù)研究人員事先設計好的粘連蛋白和控制好的薄膜排列,哈佛小組已經成功地制造出具有各種運動功能的薄膜,比如盤成卷?放松?跳躍?緊縮甚至于游泳?

“它似乎非常聰明”,美國麻省理工學院的組織基因工程專家羅伯特·藍格這樣評價?作為主要研究者,帕克介紹說,起初,他希望這樣的薄膜可能會對研究肌肉萎縮和研發(fā)治療它的藥物有所幫助?但現(xiàn)在,若這項研究不斷取得進展,帕克希望它能用來修復先天性心肌缺陷或由于心臟病發(fā)作而造成的組織損傷?而藍格評價道:雖然這些應用可能還要等上許多年,可他仍把這項實驗稱為“一個重要的長遠目標”?