晶片上的细胞聊天室
晶片上的奈米凹槽可指挥干细胞的运作
撰文╱蔡宙（Charles Q. Choi）
翻译／蔡宛玲


干细胞可以依照身体的指示，转化为具有各种功能的细胞。可惜，科学家到现在为止还无法确实掌握这个机制运作的精髓。最近美国史丹佛大学的研究人员利用微小的干细胞「聊天室」，将有可能破解其中运作的密语。

自然的环境中，在各种特定的时期，干细胞四周的邻居会在确实的位置释放化学讯息，以便引导这些干细胞发育成为特定的细胞形态。可是，现在的研究人员多半只是将细胞随意浸在这些化学物质中，如同失控的啤酒狂饮派对；而身体中干细胞的发育运作，则比较像是高贵时尚的鸡尾酒会。




矽晶片的凹槽阵列可以缩小至奈米规格，希望能在这些小孔中培养干细胞。

为了解开这个过程中最不清楚的「位置」、「时间点」和「识别」的迷团，史丹佛大学的材料科学家米洛许（Nicholas A.Melosh）和同事，重建了干细胞自然的生存空间。他们利用微小的矽晶片，在每个干细胞的四周制造了约1000个凹槽，每个宽度只有500奈米。每个凹槽中可装一阿升（等于10-18公升）的液体，约等于细胞分泌物的量，并且用和细胞膜组成成份相同的双层脂膜，将凹槽封住，以极微弱的伏特电力在脂膜上穿孔。米洛许表示，这样的做法是为了让「研究人员在细胞发育的过程中，想要在特定时间点注入化学物质时，只要按下那个开关就成了。」这个研究团队目前正致力于培养从成体脂肪细胞所衍生的干细胞。

加州理工学院负责科技移转的主任沃夫（Richmond Wolf）也指出，除了利用生长因子之外，研究人员正致力发掘其他引导干细胞的方式。他所指的是利用RNA干扰（RNAi）来抑制基因的表现。




看来干细胞并不受矽晶片的干扰，很顺利的生长在其表面上。细胞染色后呈紫色。

米洛许希望能够利用他们的新发明，将干细胞一层一层的培养成为组织。这样的做法可以培养出复合的组织，例如一边长出骨骼，而另一边长出肌腱。米洛许指出：「现在如果肌腱断裂，必须想办法重新固定到骨头上去。目前还无法培养出骨头和肌腱之间的连接层。」现今的目标是希望能将人工培养的肌腱组织自然的附着到人体上。

现在比较担心的是，凹槽中的化学物质会与双层脂膜的脂质产生反应。研究人员希望能以不会产生反应的金膜来取代双层脂膜，必要的话可以用电流将之溶解。用于穿孔的电流有可能会影响干细胞，米洛许说，他们现在已经可以用把孔洞深埋的方式，将电场与细胞的之间的距离拉长。

依照米洛许的预测，这种生物晶片装置可由一般的电子产业制造，在5~8年产品便可以上市。但他和研究团队在这之前，需要使用这个装置做实验。米洛许另外也表示：「如果一切顺利的话，我们应该可以开始在明年看到实验专用的产品问世」。

【本文出自科学人2005年10月号】
http://sa.ylib.com/news/newss...No=752&CL=39