細胞分化過程由什麼控制
導讀：
無論是基礎研究、藥物發明還是未來的治療應用，幹細胞分化均需要標準化的培養方法以確保可重複的可靠結果。
最近這篇論文被《自然評論材料》評為研究重點，研究人員使用新型幹細胞分化方法效率比傳統方案高出約40倍
幹細胞本質上是我們身體的原料，它產生所有其他具有特殊功能的細胞和組織的細胞。
在一個稱為“分化”的過程中，幹細胞分裂形成子細胞。例如，再生療法，即是利用幹細胞分化產生功能健康細胞進而治療我們體內的損傷和細胞損傷。
在生物體內的，幹細胞產生各種不同型別細胞的過程受到幾個關鍵因素的嚴密控制，包括細胞與細胞相互作用，細胞與環境相互作用以及重要營養素/蛋白質中的濃度梯度。
活細胞可以按時按需連續供應各種營養物質。
體內環境與體外環境的關鍵區別
而
在實驗室中，與體內環境不同，由於缺乏來自周圍細胞和細胞外基質成分的外在支援，
細胞則依賴於不穩定的營養供應系統。
研究人員透過需要新增各種預定義因子來啟動和引導幹細胞的分化命運，通常將濃縮的主要分化分子/蛋白質新增到培養基中並保持2至3天。
然而，事情說起來容易做起來難。
精心準備並將分化因子新增到細胞培養基中是一個費力且耗時的過程。
此外，它在很大程度上依賴於研究人員的技能。
若是這些分化因子在細胞分化過程中供應不足，就會對幹細胞的分化效率產生負面影響。
因此，非常需要一種新型平臺，能夠
長期穩定地釋放或供應關鍵分化因子到靶細胞
。
在一項新的研究中，由中央大學綜合工程學院Tae-Hyung Kim副教授領導的韓國研究人員提出了一個巧妙的解決方案——他們開發了一種基於金屬有機框架（MOF）的新型平臺。文章
發表在《Science Advances》上。
含視黃醇（RA）的金屬有機骨架（MOF）嵌入奈米點陣列（RA-SMENA）
金屬有機骨架（MOFs）
是使用金屬離子和有機配體（附著在金屬離子上的離子/分子）構建的雜化結晶多孔奈米材料。
由於其多孔性，MOFs非常適合長時間捕獲和釋放感興趣的分子。這讓該團隊想到使用MOF來儲存和釋放幹細胞分化所需的生物相容性奈米顆粒。
在他們的研究中，研究小組選擇神經幹細胞作為概念證明，並將含有視黃酸（RA，神經元分化的重要組成部分）的奈米顆粒嵌入單奈米晶
MOF，nUiO-67中
。
但是，有一個問題需要考慮。“將奈米顆粒直接新增到細胞培養基中可能會導致安全問題，當用於治療目的時，由於細胞內環境中存在氧化還原酶和活性氧（ROS），可能會對奈米顆粒結構造成損害，”Kim博士解釋說。
為了解決這個問題，該團隊透過使用一種稱為“鐳射干涉光刻”的技術建立奈米點陣列，將幹細胞與MOFs分開。
奈米點陣列分開了幹細胞與
M
OFs
團隊研發的新型平臺被稱為“單金屬有機框架（MOF）奈米顆粒嵌入奈米點陣列（SMENA）”，它可以自動將幹細胞轉化為神經元。
與傳統的體外幹細胞分化方法相比，SMENA具有兩大優勢。首先，它避免了所有複雜的實驗步驟以及與細胞汙染和批次間差異有關的典型問題。
其次，令人驚訝的是，分化因子的連續和穩定供應加速了分化，導致神經元細胞標誌物的表達（表明神經元的產生）比標準方案高出約40倍。
這些發現使團隊對SMENA的未來前景感到興奮。
“我們研究中開發的平臺可以促進和加速各種幹細胞來源在臨床應用和藥物篩選中的使用。透過SMENA產生的功能細胞可用於治療各種疾病和紊亂，包括阿爾茨海默氏症和帕金森病，“Kim博士推測。