纺织品研究人员准备干细胞成为器官组织

根据器官采购和移植网络的数据，2022 年有近 3,000 人因等待器官移植而死亡，还有超过 100,000 人仍在等待器官移植。北卡罗来纳州立大学的一名研究人员展望了未来不再需要捐赠器官的前景，正在为将干细胞培育成替代器官组织奠定基础。

杰西卡·M·格鲁克，助理教授 纺织工程、化学和科学 在里面 威尔逊纺织学院研究人体内的微环境。这些微环境促进细胞生长和活动，并且根据其在人体内的不同位置，它们具有不同的物理和机械特性。 

格鲁克的实验室 用纳米纤维材料进行实验，以创建可将干细胞转移到体内的支架。从个体中提取的细胞基本上可以重新编程为类似胚胎的干细胞。干细胞具有多能性，因此它们可以再生为体内的任何细胞。格鲁克和她的团队改变了纳米纤维支架的特性以模拟某些微环境，这反过来又鼓励干细胞成为特定类型的细胞或生长成特定组织。 

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格鲁克实验室正在进行的基础科学研究将支持未来以修复和培育器官为重点的应用研究：了解细胞发育的细微差别将有助于研究人员学习如何预防疾病和创造新的组织。

“我们不需要捐献器官或捐献组织。人们不必担心身体排斥移植的器官，”格鲁克说。“我们距离这个现实还有很长的路要走，但我认为在未来 20 年内，我们将开始看到这个过程在个性化医疗中变得更加可行。”

从表面上看，纺织品听起来像是袜子和毛巾。但从整个行业来看，纺织品都是由聚合物制成的，几乎什么都有。

格鲁克和她的团队尝试制作专门模拟心脏和角膜微环境的支架。这项研究涉及纺织、生物医学工程、医学和机械工程。格鲁克与 电气与计算机工程系 和 生物医学工程联合系 研究心脏细胞中的电流。格鲁克也是 比较医学研究所，旨在促进跨学科研究和科学发现，以改善人类和动物健康。多学科方法对实验室至关重要。https://www.youtube.com/embed/Zqqt39k9njg?feature=oembed&enablejsapi=1多能干细胞以与心脏细胞类似的方式同步跳动。

Suh Hee Cook 是 纤维与聚合物科学项目在加入威尔逊纺织学院之前，他们曾学习过生物医学工程。他们原本计划攻读生物医学工程博士学位，后来才知道格鲁克正在研究心脏组织。现在，他们正在研究多能干细胞如何变成心肌细胞。

“我们已经达到了这样的程度，干细胞可以像心肌细胞一样跳动，但它们的跳动不像真正的心肌细胞那样强烈或同步，”库克说。“我们对导电材料很感兴趣，因为心跳是一种电现象。在制造这种材料时，我们想看看细胞如何对其作出反应，以及它们是否跳动得更好。”https://www.youtube.com/embed/YiPnkXeIXWE?feature=oembed&enablejsapi=1Suh Hee Cook 在北卡罗来纳州立大学的三分钟论文竞赛中赢得了人民选择奖。

格鲁克的团队对纳米纤维支架的机械和物理特性进行了实验，改变了蛋白质水平、弹性和导电性等，以创建一个与某些器官中相似的稳定微环境。纳西夫·马哈茂德也是纤维和聚合物科学项目的博士候选人，他正在研究眼表修复和创建类似于角膜组织的支架。这种材料必须是透明的，这样它才不会阻挡视线，而且它必须支持细胞生长。

马哈茂德研究的是纺织和消费者科学。他原本没有打算进入生物医学领域，但他对格鲁克在多能干细胞方面的研究很感兴趣。

“我从来没想过自己会在这里做这种研究，”马哈茂德说。“我从来没那么喜欢生物学。我的专业是纺织。作为一所纺织学院，我们的实验室里有很多令人着迷的东西。”

“从表面上看，纺织品听起来像是袜子和毛巾，”格鲁克说。“当你从整体上看这个行业时，你会看到由聚合物制成的东西，几乎什么都有。你会看到纺织品染色。这个行业涉及的学科非常多。”

这项工作仅仅是拯救生命的研究的开始。

“当我退一步思考时，我会想，‘这太疯狂了，看着干细胞变成心脏组织并在培养皿中跳动，’”库克说。“科学发现的过程对我来说非常有意义——发现知识并与科学家分享。我们正在尽这小部分努力推动我们领域的发展，我们正在贡献这一知识，这可能会彻底改变医学领域并挽救许多人的生命。”

原文来源： 北卡罗来纳州立大学研究与创新