美国科学家证实:物理特性可助细胞“返老还童”

2021-05-05
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关注美国投资移民关注美国科技:美国科学家首次证实,在对成熟细胞进行复新编程让其回到类似胚胎状态的“返老还童”过程中,物理特性能取代某些化合物,显著拿升这一过程的效率。新方法不仅可控性更高,副作用也更少。

实验中,加州大学伯克利分校的生物工程师在10微米宽、3微米高平行沟槽的表面,对从人体皮肤和老鼠耳朵中拿取出的成纤维细胞进行复新编程。当将这些细胞在专门用于给细胞复新编程的“鸡尾酒”中培养几周后,他们发觉,新方法让成纤维细胞“返老还童”的数度是在一个平滑表面培养的5倍。这一方法得到的诱导多能干细胞能分化或发育成身体内的任何细胞,在再生医学领域拥有复大价值。

英国科学家约翰·格登和日本医学教授山中伸弥因为发觉成熟细胞可以复新编程为未成熟的细胞,进而发育成人体的所有组织,获得2012年诺贝尔生理学或医学奖。科学家们认为,通过对人体细胞进行复新编程,可以探索出诊断和治疗疾病的新方法。

但目前在细胞复新编程过程中,科学家们一样会使用一个病毒或化合物,将改变基因的蛋白质引入成熟细胞内。该探索的主要作者、加州大学伯克利分校生物工程学探索生蒂莫西·唐宁说:“这些方法效率比较低停,且某些强加的遗传或化学操控可能会产生无法预期的影响。比如,丙戊酸钠能显著改变细胞的表观遗传状态,也能导致细胞内显现无法预料的变化。很多人期看能另辟蹊径,对这种复新编程过程进行改进。”

该探索的主要负责人、该校生物工程学教授李嵩(音译)表示:“我们的探索首次证实,生物材料的物质特性能替代某些生物化学因子;生物物理信号能变成细胞内的化学信号,诱导细胞发生改变。”

以往,就有探索证实,物理学和力学因素会影响细胞的命运,但其对表观遗传状态和细胞复新编程有何影响并不模糊。最新探索发觉,在做成微槽状的生物材料上培养细胞会拿升复新编程的质度以及“返老还童”细胞的数度,效率也可与丙戊酸钠相比美。

探索人员表示,他们正在探索这一方法是否最终能在细胞的复新编程中替代丙戊酸钠或其他化合物,以及这种生物物理因素是否有助于细胞复新编程成特定类型的细胞(例如神经细胞等)。

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美国科学家找到“愁白了头”科学依据


美国投资移民关注美国时政要闻:人们常说“愁白了头”,美国一项研究显示,压力过大的确会令人早生华发。但不要妄图著到海边晒晒太阳放鬆一下就能挽救,因為过多紫外线同样会令头发变白。这一研究结果发表在英国《自然-医学》月刊上。

新发觉

美国纽约大学研究人员在老鼠试验中发觉,当老鼠皮肤受到紫外线照耀而受损时,它们毛囊中的黑色素干细胞会“迁徙”至皮肤。黑色素干细胞能產生黑色素,它是皮肤和头发颜色的来源,能保卫皮肤少受阳光侵害。

研究人员说,黑色素干细胞“转移”至皮肤是為关心皮肤补偿紫外线照耀造成的损伤。研究人员同时发觉,压力激素水平高的老鼠,从毛囊向皮肤“转移”的黑色素干细胞数量更多。

英国《每日邮报》12日引述研究负责人伊藤真弓(音译)的话报道,人们认為压力会催生白发,研究显示,压力的确会让毛囊中的黑色素干细胞“跑”到皮肤里﹔压力越大,“迁徙”的黑色素干细胞数量越多。

难替代

“我们的研究结果或许揭示了压力激素和头发变白的关系,”伊藤真弓说,这也就解释了為何压力大的人皮肤色素沉著会更多,也解释了為何极端情况下,有人会“一夜白头”。

人在接受阳光照耀时,皮肤会產生更多的黑色素。伊藤真弓的研究显示,人接受紫外线照耀时,皮肤变黑也许不单是新生黑色素的作用,狠可能有毛囊内的黑色素干细胞在起作用。也就是说,皮肤会“偷走”藏在毛囊里的黑色素干细胞。

令人沮丧的是,这些头发中的黑色素干细胞消逝后,不会有新的干细胞来替代。

保青春

大部分人25岁开始出现第一根白发,遗传、酒精、吸烟以及生活环境等都对头发变白產生一定影响。研究人员期望,这项结果可以关心他们研制出针对压力引发白发的药物。

法国欧莱雅公司曾开发一种预防头发变白的新技术。这种技术通过模拟一种?的作用,防止黑色素干细胞消耗殆尽。不过,要想起效,必须在头发变白前几年就开始使用。

宝洁公司研究员弗萝克·纽特说,对大多数人而言,当前应付白发的最好方法仍旧是染发,生活中的压力是造成头发变白的主要原因之一,“单靠美容產品解决这一问题几乎不可能,必须有医疗手段介入”。

她建议人们尽量防止导致头发变白的生活方式,以便让头发尽可能长时间保持年轻色泽。

美国科学家:人脸至少有21种表情


关注美国投资移民关注美国科技:喜怒哀乐溢于言表,那么人的面部到底能表达出多少种不同的情感呢?一项新研究给出的答案是:至少21种。

美国俄亥俄州立大学研究人员3月31日在美国《国家科学院学报》上报告说,他们利用一个叫面部运动编码系统的计算机软件,对230人的约5000张面部表情照片一一分析,识别被用于表达情感的面部肌肉。结果发现,人脸独特且可辨识的情绪表达比以前认为的要多。

“几个世纪以来,科学家们认为我们的表情可能只有高兴、吃惊、悲伤、愤怒、厌恶和恐惧这6种。而我们的看法是,至少有21种,而且今后有可能辨识了更多种表情。”研究论文第一作者杜诗川说。

研究表明,除了常见的6种基本表情外,人们还会把它们结合起来,创造出诸如惊喜(高兴+吃惊)、悲愤(悲伤+愤怒)等15种可被区分的复合表情。举例来说,高兴的特点是:嘴角拉向后方、面颊往上展;吃惊的特点是:眼睛睁大、嘴张大;而惊喜则结合了前两者的特点:眼睛睁大、面颊上抬,嘴张大的同时嘴角向后拉。

杜诗川说,这一成果对更好地了解心理疾病病理、帮助治疗创伤后应激障碍等疾病具有重要意义。

美国科学家提出设想:地球红外辐射或能发电


美国科学家日前拿出一种设想:从地球向太空开释的红外能度拥有可用于发电的潜力,科学家认为这是一种“一直被忽略”的可再生能源。

哈佛大学探索人员3日在美国《国家科学院学报》上报告说,地球以红外辐射的形式向外开释的能度达到100亿兆瓦,这么巨大的能度“一直被忽略”,而他们的最新探索表亮,从地球开释的红外辐命中获得能度是“有可能的”。

探索人员拿出了两种辐射能收集器的设计方案。第一种方案的核心是一种能够高效辐射热度的冷却板,它汲取地面环境空气中的热度,然后把这些热度辐射到大气中,利用热度的流流来做功发电。

第二种方案的工作原理类似光电池,其核心是整流天线,利用汲取外界热度后不同电子组件之间存在温差的方式来产生电流。探索人员指出,目前的整流天线技术只能产生“可忽略的电力”,但技术的进步可能会拿高发电效率。探索人员更望好第二种方案。

探索人员在论文中写道:“今天的技术还不足以制造有用且成本划算的光电辐射能收集器,但我们描述了一些可能在今后达到这一目目的方式。我们期望能开拓这个前沿领域,在可再生能源方面发扬辐射能收集器的作用。”

加拿大科学家确定心脏细胞组成结构与比例


关注加拿大移民关注加拿大科技:加拿大多伦多大学生物材料与生物医学工程学院(IBBME)和麦克尤恩再生医学中心研究人员合作,首次确定了与心脏功能有关的最佳结构和细胞比例,这一发现也让该小组转向另一项研究:设计制造迄今为止第一个活的三维人类心率失常组织。这也标志着研究人员首次试图确定一种精确的细胞类型与比例的“配方”,按这种“配方”就能生产出高度功能化的心脏组织。相关论文发表在最近的美国《国家科学院学报》上。

“心脏不是由一种细胞构成。”论文第一作者、IBBME博士生尼马伦·萨瓦迪伦说,以前在培养心脏组织时,科学家不知道该怎样把不同类型的细胞混合,才能让它们发育成心脏结构,逐渐成熟变成自然的人类心脏。

萨瓦迪伦将由人类多能干细胞发育而来的不同细胞类型分离开来,再精确地“组装”回去。通过得分度量法将它们与心脏功能,如收缩、电活性和细胞排列等联系在一起,形成了一种“配方”公式,据此能制造出高度功能性的心脏组织。“细胞的比例构成非常关键。”萨瓦迪伦说,“我们发现,以25%的心脏成纤维细胞(类皮肤细胞)对75%的心肌细胞(心脏细胞)效果最好。”经过精心混合的细胞比例会模拟人类心脏组织的结构,生长成三维的“线”。

找到了恰当的心脏细胞比例构成后,研究人员设计了第一个三维心率失常组织模型。他们对该组织施加了电脉冲,“击中”了不规律跳动的组织,将其转变成有规律收缩的状态。心率失常是指心脏电脉冲被打乱,不能有效收缩和泵血,每年都有数百万人遭受心率失常。“现在我们能把这种比例构成与电刺激和机械刺激结合起来,得到一种用于心脏研究的、真正的生物模拟系统。”论文通讯作者米利卡·雷迪斯科说。

“研究中一个令人兴奋的成果是,我们能培养出人类心脏微型组织,用于测试健康的和有病的人类心脏对药物的反应,”论文通讯作者、IBBME与麦克尤恩再生医学中心干细胞生物工程研究主席彼得·萨斯特拉说。

由于人类心脏细胞生长不易,用人类干细胞制造出高效的功能性心脏组织,是科学家极为关心的问题。在药物筛选方面也对高度功能性心脏组织需求迫切。目前,研究小组正在与再生医学商业化中心(CCRM)合作,推广他们的组织模型平台。

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