幹細胞具有轉變成任何一種細胞的超能力。對某些動物而言,牠們使用這種超能力來重新長出四肢。在醫學上,它們具有幫助我們修復人類身體中,因為受傷或是疾病而受損的部位的可能性。

研究設置與結果

要讓幹細胞執行上述修復功能,這需要有能力根據需求來操控幹細胞,而一項新研究概述了一個創新的方法來達成此目標:此方法是使用高頻的聲波,每天進行 10 分鐘的刺激治療,在短至 5 天內將幹細胞轉成骨頭細胞。

這項方法是立基於多年來的研究成果,其中,科學家們藉由頻率超過 10 MHz 的聲波來修改材料,這個頻率比起先前研究人員用於這類實驗的頻率還要來得高。在此,一粒微晶片被用來將置於矽油中且放在培養板上的幹細胞進行轉換。

澳洲墨爾本皇家理工大學(Royal Melbourne Institute of Technology,RMIT)副校長的研究人員艾美·傑米博士(Amy Gelmi)說:「聲波縮短了通常需要的治療時間,讓幹細胞開始在數天內轉化成骨頭細胞。這個方法亦不需要任何特別的『誘導骨頭生長』藥物,且非常容易應用在幹細胞身上。」

新方法的優勢

在這個領域中的其他實驗方法雖然也有獲得些成果,但是它們設置起來很複雜、管理起來很昂貴、且難以規模化。它們亦需要從病人的骨髓(bone marrow)中抽取幹細胞,而這是一項很痛苦的過程。

這個新方法在那些領域上都進行了改善。研究人員已經展示了,它能夠與各種類型的幹細胞配合使用,包括來自脂肪中的幹細胞,要從身體中抽取出來並不會那麼的痛苦。

來自 RMIT 的化學工程師萊斯里·姚教授(Leslie Yeo,音譯)說:「我們可以使用聲波,在對的地方,對幹細胞施予對的壓力,來觸發改變的過程。我們的設備使用起來很便宜且簡易,所以能夠輕易地同時大規模處理大量的幹細胞,這對有效的組織工程而言是很重要的。」

研究人員希望在將來,這項比起今日所使用的技術具有更多優勢的技術,能用來重新長出因為癌症或是其他的退行性疾病(degenerative disease)而喪失的骨頭。

未來應用

將規模擴大是過程中的下一步。理論上來說,這個方法應該能夠在小型實驗室測試以外運作,但是科學家們必須要確認。此外,該技術也有進一步小型化的空間。

在將幹細胞轉成其他類型的細胞,來抵抗各種健康的問題上,研究人員目前正達成各種突破性成果。隨著我們對於這些生物上的積木的理解增加,我們就更加了解我們的身體是如何運作的。

研究團隊說,若是這個特別的過程能夠被規模化的話,於治療上就會有各種方法來使用它。最終,研究團隊希望能夠發展出以這個方法處理幹細胞的生物反應器。

傑米博士說:「我們的研究發現,這個新發法有很強的潛力,被用來處理幹細胞。在這之前的組織工程上,我們不是將它們塗在植入物上,不然就是直接將它們注入身體內。」

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參考資料:

  1. Nield, D., (2022, February 23). Scientists Can Now Turn Stem Cells into Bone Using Nothing More than Sound. ScienceAlert
  2. Ambattu, L. A. et al., (2022, January 13). Short-Duration High Frequency MegaHertz-Order Nanomechanostimulation Drives Early and Persistent Osteogenic Differentiation in Mesenchymal Stem Cells. Small. doi.org/10.1002/smll.202106823
  3. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/sonic-breakthrough-uses-sound-waves-to-regrow-bone-from-stem-cells(圖:RMIT)
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