新薄膜：肌肉“補(bǔ)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(xué)》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(xì)胞生長在事先設(shè)計(jì)好的塑料材質(zhì)上的混合產(chǎn)物?這種通過控制細(xì)胞的組合,通過基因工程設(shè)計(jì)出的薄膜能實(shí)現(xiàn)許多運(yùn)動功能?如果實(shí)驗(yàn)進(jìn)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(bǔ)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(jìn)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(xì)胞中以毫微計(jì)算的運(yùn)動蛋白質(zhì),與相對龐大的肌肉纖維以及以厘米計(jì)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(shù)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo),比如在凝膠中培養(yǎng)心肌細(xì)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(xué)生物物理學(xué)家凱文·凱特·帕克領(lǐng)導(dǎo)的研究人員開始關(guān)注一種10年前出現(xiàn)的化學(xué)仿造技術(shù),它由哈佛的化學(xué)家喬治·懷賽茲研發(fā)?這種技術(shù)被人們喻為“微接觸印刷術(shù)”,就好像是一枚微型的印章把一組化學(xué)圖案印在指定的表面上?在實(shí)驗(yàn)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(zhì),最后附加上老鼠的心臟細(xì)胞?幾天后,這些細(xì)胞生長?擴(kuò)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(shè)計(jì)好的粘連蛋白和控制好的薄膜排列,哈佛小組已經(jīng)成功地制造出具有各種運(yùn)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(xué)院的組織基因工程專家羅伯特·藍(lán)格這樣評價(jià)?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(xiàng)研究不斷取得進(jìn)展,帕克希望它能用來修復(fù)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(lán)格評價(jià)道:雖然這些應(yīng)用可能還要等上許多年,可他仍把這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)稱為“一個(gè)重要的長遠(yuǎn)目標(biāo)”?