等级 B2 – 中高级CEFR B2
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2020年疫情期间，一种实验室常用的基底膜凝胶长期断供。为了解决这个问题，Jane Baude在加州大学圣塔芭芭拉分校与导师Ryan Stowers合作，开发出一种基于藻类凝胶的合成平台，目标是构建能支撑乳腺上皮细胞的合成基底膜。乳腺上皮细胞构成产奶导管，并且在某些条件下可能发生癌变。
研究团队通过测试多种短肽序列组合并调整凝胶配方，使材料具备与商业基底膜Matrigel相匹配的关键功能。为实现更大可调性，他们改变了凝胶的交联方式和聚合物链长度，以调节刚度与对外力的响应。这样的设计帮助研究人员把机械信号和生化信号区分开来，从而研究每类信号如何影响细胞行为。
实验结果显示，某些信号组合能促进组织的正常发育，而另一些组合则模拟出更容易促成细胞癌变的环境。在恰当条件下，凝胶内的细胞会生成自身的基底膜；如果收到错误信号，细胞会合成不同的蛋白并未能正确发育。研究结果已发表于Science Advances，团队计划进一步测试这个平台能达到的控制程度，包括是否可以用病人细胞培养复杂组织或器官，并探讨将工程学方法应用于发育生物学以引导功能性组织形成的可能路径。
- 支持正常乳腺组织发育
- 可调节刚度与化学信号
- 有助分离机械与生化影响
难词
- 基底膜 — 细胞外支持的薄层结构基底膜凝胶, 合成基底膜, 自身的基底膜
- 凝胶 — 类似果冻的柔软物质藻类凝胶, 基底膜凝胶, 凝胶内
- 短肽 — 很短的氨基酸链段短肽序列
- 交联 — 分子之间形成的连接交联方式
- 聚合物链 — 由重复单元构成的长链聚合物链长度
- 刚度 — 材料抵抗变形的硬度
- 机械信号 — 来自物理力的细胞信号
- 生化信号 — 由分子产生的化学信息
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讨论问题
- 这种可调节的合成基底膜平台对研究发育或癌变机制有什么潜在好处？请说明理由。
- 如果要用病人细胞在这个平台上培养复杂组织或器官，可能遇到哪些技术或伦理挑战？
- 你认为把工程学方法应用到发育生物学中，引导功能性组织形成，会对医学研究带来哪些影响？请举例说明。
