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出了皮膚和軟骨,但是人造肌肉的研發似乎還“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合到一起?雖然一些研究小組已通過各種技術實現了這個目標,比如在凝膠中培養心肌細胞,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年前出現的化學仿造技術,它由哈佛的化學家喬治·懷賽茲研發?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治療它的藥物有所幫助?但現在,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”?